超高層鋼結(jié)構(gòu)熔透焊縫超聲波檢測研究

【摘要】在建筑鋼結(jié)構(gòu)中存在著一些比較重要的構(gòu)件，即便是使用了部分熔透的焊縫，因為受到使用條件本身的影響，所以通常設(shè)計會被定義為二級焊縫，針對這種現(xiàn)象，就需要開展相應(yīng)的超聲波探傷工作，從而才能為質(zhì)量提供良好的保障。本文主要對超高層鋼結(jié)構(gòu)熔透焊縫超聲波檢測進行了深入的分析，希望能為相關(guān)人員提供合理的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】超高層；鋼結(jié)構(gòu)；熔透焊縫；超聲波；檢測

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)指的是一種空間剛度體系結(jié)構(gòu)，是將結(jié)構(gòu)構(gòu)件按照一定的框架形式以焊接的方式進行組裝，最終形成一種新的結(jié)構(gòu)體系，這種高層建筑鋼結(jié)構(gòu)在使用過程中體現(xiàn)出了非常明顯的可塑性，如今已經(jīng)在高層民用建筑中實現(xiàn)了非常廣泛的應(yīng)用。在對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行焊接的過程中，通常使用采用熔透的方法來進行，主要是因為這種方法在使用過程中可以有效保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在具體的實施過程中，需要通過超聲波進行檢測與分析，這樣才能對焊接接縫中存在的缺陷進行明確，并及時采取有效的措施進行處理，這樣才能避免鋼結(jié)構(gòu)在使用過程中會出現(xiàn)質(zhì)量方面的問題。

1、工程概況

某工程為超高層全鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的寫字樓，其中在36層處為轉(zhuǎn)換層，主要是將大型水電與通風(fēng)設(shè)備放置在該層中。建筑鋼梁都是H型鋼梁，因為在36層當(dāng)中所設(shè)置的水電設(shè)備自重非常大，并且鋼梁通常會受到力的影響，所以相關(guān)的設(shè)計、建立以及業(yè)主等單位，都提出對該建筑鋼梁的翼腹板的部分熔透焊接開展相應(yīng)的超聲波探傷工作，通過這種方式可以對焊肉的熔深以及焊肉內(nèi)部所存在的超標(biāo)問題實現(xiàn)合理的控制，從而為整體工程的建設(shè)質(zhì)量提供良好的保障。

2、鋼結(jié)構(gòu)焊縫檢測設(shè)備與檢驗設(shè)備的準(zhǔn)備工作

對于該高層建筑結(jié)構(gòu)熔透焊縫開展相應(yīng)的超聲波檢測工作時，需要將其中所用到的檢測設(shè)備與檢驗設(shè)備進行準(zhǔn)備，其中所采用的設(shè)備主要包括了以下幾個方面：第一，在對超聲波探傷儀進行選擇時，必須保證滿足ZBY230“A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件”中的相關(guān)要求。在這一過程中所使用的是2.5MHz單斜探頭，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定對探頭做出相應(yīng)的標(biāo)志，保證最終的檢測結(jié)果可以滿足ZBY231“超聲波探傷用探頭性能測試方法”中的相關(guān)要求，其中探頭的規(guī)格為5P14，斜探頭的遠場分辨力超出6dB，直探頭的遠場分辨力應(yīng)該在30dB以上；第二，在這次檢測過程中，所采用的是RB-2對比試塊，在現(xiàn)場的檢查工作開展時，為了可以對靈敏度以及時基線進行準(zhǔn)確的檢測，可以使用另外形式的等效試塊來進行；第三，對于焊接縫的外觀進行全面的檢查，在保證達到一定的標(biāo)準(zhǔn)要求之后，才能開展相應(yīng)的檢驗工作，并且檢驗工作應(yīng)該是在焊接一天之后再進行。針對于探頭移動的范圍之內(nèi)，應(yīng)該做好對焊接飛濺、油漬以及銹蝕的清理工作，保證探測表面具備一定的平整性，這樣才能為探頭的自由掃查工作提供良好的條件；第四，在對耦合劑進行選擇時，主要是采用的水與化學(xué)漿糊。

3、探頭規(guī)格與探傷面的選擇

3.1 一般要求

為了保證分析工作可以實現(xiàn)有效的開展，需要將T型焊縫進行有效的劃分，在這一過程中主要劃分為了五個檢測面，具體如下圖1所示。針對于大部分的T型角焊縫而言，在開展相應(yīng)的超聲波檢測工作時，都可以采用下圖1中的探傷面或者是探傷面2，在對斜探頭進行使用的過程中，應(yīng)該保證K值在1.2以上，在此基礎(chǔ)上針對角焊縫進行探傷。在這一過程中如果焊縫探測面的焊角尺寸，與另外一面焊角尺寸相比小于斜探頭的K值時，應(yīng)該適當(dāng)增加K的探頭，從而針對角焊縫開展相應(yīng)的掃查工作，如果是焊縫探測量的焊角尺寸低于另外一面焊角的尺寸時，應(yīng)該在下圖1中的角焊縫探傷面3或者是探傷面4上增加斜探頭對焊縫進行掃查，具體如下圖2所示。

3.2 不開坡口部分熔透T型角焊縫的檢測要求

針對于不開坡口部分熔透T型角焊縫的探測面而言，應(yīng)該設(shè)置在腹板面上來進行，具體如下表1所示。

3.3 開坡口部分熔透T型角焊縫的檢測要求

開坡口部分熔透T型角焊縫的探測面進行明確時，主要是設(shè)置在了腹板表面，具體如下表2所示。

3.4 棱角位置焊縫的檢測要求

在對棱角部分焊縫進行檢測的過程中，將檢測面設(shè)置在了開坡口的一端，期中檢測要求如下表3所示。

4、探頭移動范圍

關(guān)于探頭的移動范圍，具體主要體現(xiàn)在了以下兩個方面：

第一，對原有普通部分的熔透角焊縫探頭移動區(qū)的示意圖如下圖4與圖5所示，其中探頭的移動區(qū)域主要包括了以下幾個方面：首先，在對探測面測角焊縫進行檢驗的過程中，其中探頭的移動區(qū)域為P，并且不小于2nKT-H3k～2nKT+H1。在該式當(dāng)中，P指的是探頭入射點到蓋板之間的距離，n指的是聲程跨距數(shù)，K指的是斜探頭的K值，T指的是采用側(cè)面板的實際厚度，H1指的是探測面腹板角焊縫的實際尺寸，H2指的是蓋板角焊縫的實際尺寸，H3是焊縫所要求的熔深度；其次，在對探測面的下部角焊縫進行探測的過程中，其中探頭所移動的范圍P不小于（2n+1）KT-H3k～（2n+1）KT+H1。

第二，在對棱角部分焊縫進行檢測時，其探頭所移動的范圍如下圖6所示，其中探頭所移動的范圍P應(yīng)該大于或者是等于2KT+50mm。

5、移動的調(diào)整與校驗

5.1 儀器設(shè)備的調(diào)整

首先，在對儀器設(shè)備進行調(diào)整的過程中，可以將儀器熒光屏?xí)r的基線刻度按照水平1：1、深度1：1、水平1：2、深度1：2、聲程1：1等比例完成相應(yīng)的調(diào)節(jié)工作。

在對斜探頭探傷靈敏度進行調(diào)節(jié)的過程中，是在RB-1或者是在RB-2的對比試塊上進行開展，需要完成對直探頭探傷靈敏度的調(diào)節(jié)工作，將其控制在3mm、4mm平底孔對比試塊上進行調(diào)節(jié)。另外，在對探傷靈敏度進行調(diào)節(jié)的過程中，其中應(yīng)該保證聲程與探傷時的聲程保持一致。

針對于距離一波副曲線而言，主要是對探頭與儀器然后在試塊上所獲取到的相關(guān)數(shù)據(jù)進行利用，從而在此基礎(chǔ)上繪制形成了相應(yīng)的曲線圖。在對距離一波副曲線的靈敏度進行明確的過程中，主要是嚴(yán)格按照GB11345-89“鋼焊縫手工超聲波探傷方法與探傷結(jié)果的分級”規(guī)范中的相關(guān)要求來進行。

5.2 儀器的校驗

在檢查工作正式開展之前，應(yīng)該針對儀器的時基線掃描與探傷靈敏度完成相應(yīng)的校驗工作，并且在實際的校驗過程中，應(yīng)該保證所選擇的校驗點在兩個以上。在檢驗工作中應(yīng)該保證在每四個小時以內(nèi)以及在檢驗工作全部完成之后，對于時基線掃描與探傷靈敏度開展相應(yīng)的校驗工作，其中校驗點應(yīng)該控制在兩個以上。

6、檢測實例

該工程36層的H型鋼梁為開坡口的部分熔透焊縫，在對面角焊縫進行檢驗的過程中，主要是按照以上內(nèi)容中探頭的移動區(qū)域來進行，將探頭的聲波入射點控制在一定的范圍之內(nèi)，然后將探頭掃查進行移動，結(jié)合回波的深度對焊縫焊肉內(nèi)部存在的問題進行明確。同樣，在對探測面下部的角焊縫進行檢驗時，主要是采用三次波一個半跨距的聲程進行掃查，對于斜探頭入射電的移動范圍進行明確，結(jié)合回波的深度，對于焊縫內(nèi)部的情況進行明確。

在進行掃查的過程中，應(yīng)該保證靈敏度在平定線之上，當(dāng)掃查過程中所采用的為斜探頭時，為了可以對缺陷的實際情況進行明確，其中斜頭可以利用前后或者是轉(zhuǎn)角等幾種掃查方式。在對缺陷當(dāng)量以及長度進行明確的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照GB11345-2013“鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果的分析”中的相關(guān)要求來進行。

結(jié)語：

綜上所述，本文主要針對鋼結(jié)構(gòu)中的重要部分熔透構(gòu)件的焊縫超聲波檢測方法進行了深入的分析，在此基礎(chǔ)上可以對熔透焊縫的內(nèi)部質(zhì)量實現(xiàn)有效的控制。因為在操作過程中具有一定的復(fù)雜性，這就需要將相應(yīng)的檢查工作進行全面落實，并進行嚴(yán)格的檢測與監(jiān)督，從而才能為最終的工程質(zhì)量提供良好的保障。

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作者簡介：

黃又青，廣東省建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司，廣東廣州。