TOFD技術(shù)在市政鋼箱梁焊縫檢測(cè)的應(yīng)用研究

張一國(guó)

摘要：本文介紹了市政快速路立交橋應(yīng)用TOFD技術(shù)檢測(cè)技術(shù)，并對(duì)TOFD檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。

Abstract： This paper introduces the TOFD detection technology applied to municipal expressway overpass， and conducts in-depth research on the application of TOFD detection technology.

關(guān)鍵詞：TOFD技術(shù);焊縫質(zhì)量檢測(cè);立交橋鋼箱梁

Key words： TOFD technology;weld quality inspection;steel box girder of overpass

中圖分類號(hào)：TG441.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）36-0197-03

1? 概述

衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的范圍非常廣泛，雖然有部分工程建設(shè)中已經(jīng)開(kāi)始使用TOFD檢測(cè)技術(shù)，但該技術(shù)在市政立交橋鋼箱梁應(yīng)用還不成熟， TOFD檢測(cè)技術(shù)通過(guò)在該項(xiàng)目市政路快速化工程立交橋鋼箱梁焊縫質(zhì)量檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用證明，此技術(shù)在檢測(cè)精度方面具有重要的優(yōu)勢(shì)，在保證工程質(zhì)量的前提下，保障了施工安全。

2? TOFD技術(shù)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用背景

鄭州市政三環(huán)快速化工程是在原有路的基礎(chǔ)上進(jìn)行的全面升級(jí)改造的重要的快速化通道，全長(zhǎng)約為43.7公里，其中80%以上的道路為高架橋和立交橋。建設(shè)的4座鋼結(jié)構(gòu)立交橋用鋼量約為25000噸，現(xiàn)場(chǎng)焊縫長(zhǎng)度約為52000米，焊縫無(wú)損檢驗(yàn)質(zhì)量等級(jí)及探傷范圍按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T F50-2011第19.6.2條執(zhí)行，X射線檢測(cè)要求見(jiàn)表1。

市政快速路鋼結(jié)構(gòu)立交橋工程不但具有焊接施工量大、焊縫質(zhì)量要求高、工期非常緊張等特點(diǎn)，而且射線檢測(cè)拍片量大、工期長(zhǎng)。按設(shè)計(jì)要求西三環(huán)和北三環(huán)4座鋼結(jié)構(gòu)立交橋X射線檢測(cè)約需拍片5200張，按每座橋面每天拍片50張計(jì)算，總的X射線檢測(cè)工期大約需要3個(gè)月。顯然，X射線檢測(cè)工期對(duì)整個(gè)工程工期的影響巨大。另外，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件復(fù)雜，射線檢測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)為城市交通道路上空，部分橋段靠近居民區(qū)，射線檢測(cè)安全距離不夠， X射線檢測(cè)會(huì)對(duì)道路行人構(gòu)成輻射危害，無(wú)法進(jìn)行X射線檢測(cè)。

2.2 TOFD技術(shù)的具體實(shí)施

按照工程市政快速路立交橋TOFD檢測(cè)技術(shù)方案，鋼箱梁焊縫TOFD檢測(cè)分兩步實(shí)施：

①對(duì)前期施工的N34聯(lián)和S19聯(lián)鋼箱梁焊縫進(jìn)行TOFD技術(shù)和X射線檢測(cè)比對(duì)試驗(yàn)，試驗(yàn)按“焊接焊縫→MT檢測(cè)→UT檢測(cè)→X射線檢測(cè)→TOFD檢測(cè)→結(jié)果比對(duì)” 的程序進(jìn)行。并由市政快速化工程建設(shè)指揮中心組織相關(guān)專家對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)審和TOFD技術(shù)代替X射線檢測(cè)進(jìn)行可行性論證;

②論證結(jié)果通過(guò)專家評(píng)審后，后續(xù)施工的鋼箱梁焊縫質(zhì)量檢測(cè)全部采用TOFD技術(shù)代替X射線檢測(cè)。

2.2.1 TOFD檢測(cè)對(duì)比試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)選取S10聯(lián)和N37聯(lián)鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)焊縫經(jīng)過(guò)射線檢測(cè)的部位，按比對(duì)試驗(yàn)要求進(jìn)行TOFD檢測(cè)，共采集檢測(cè)圖譜25個(gè)。經(jīng)X射線底片評(píng)定、TOFD數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場(chǎng)刨開(kāi)焊縫缺陷部位確認(rèn)，25處TOFD技術(shù)和X射線檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，有4處評(píng)定結(jié)果不相符，3處不完全相符，18處完全相符，評(píng)定結(jié)果完全相符率為73.1%。具體比對(duì)結(jié)果見(jiàn)表2。

經(jīng)分析，造成TOFD和X射線檢測(cè)結(jié)果不相符的主要原因在于以下2方面：

①TOFD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求小而密集的點(diǎn)狀顯示按條形缺陷評(píng)定，射線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定點(diǎn)狀缺陷按點(diǎn)數(shù)評(píng)定級(jí)別; TOFD技術(shù)不僅能發(fā)現(xiàn)射線檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的全部缺陷，也能檢出X射線檢測(cè)發(fā)現(xiàn)不了的較小的單個(gè)缺陷。

②對(duì)于檢測(cè)結(jié)果級(jí)別的不同：由于《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第10部分：衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》NB/T 47013.10-2010標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，焊縫質(zhì)量按高低依次分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)，而射線檢測(cè)《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》GB/T 3323-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，焊縫質(zhì)量按高低依次分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)，這就造成評(píng)定結(jié)果的級(jí)別不同。

2.2.2 TOFD檢測(cè)結(jié)果及分析

檢測(cè)程序按“焊縫焊接→外觀檢測(cè)→MT檢測(cè)→UT檢測(cè)→TOFD檢測(cè)”的步驟進(jìn)行， 本次共檢測(cè)立交橋鋼箱梁23聯(lián)，采集TOFD圖譜4264幅，具體如圖1、圖2所示。其中120幅圖譜存在超標(biāo)缺陷。在對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行深入的分析和研究后發(fā)現(xiàn)，并不是所有的超聲波檢測(cè)合格的焊縫經(jīng)TOFD檢測(cè)都能保持完成性，有些與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)還存在一定的差距，經(jīng)過(guò)反復(fù)的驗(yàn)證后，可以發(fā)現(xiàn)其焊縫處理存在問(wèn)題，無(wú)法保證焊接質(zhì)量，有些缺陷的產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裂紋進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，有些裂紋尺寸較大。經(jīng)過(guò)檢測(cè)后，對(duì)缺陷進(jìn)行了針對(duì)性的處理，如表3所示為處理缺陷統(tǒng)計(jì)表，在從該表中可以明確看出裂紋的具體位置，對(duì)裂紋的類型和數(shù)量進(jìn)行明確，并對(duì)裂紋具體數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，為相關(guān)人員進(jìn)行處理提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

2.2.3 TOFD技術(shù)和X射線檢測(cè)方法的比較

通過(guò)市政快速路鋼結(jié)構(gòu)立交橋焊縫檢測(cè)TOFD的應(yīng)用總結(jié)及對(duì)比分析，TOFD技術(shù)與傳統(tǒng)射線檢測(cè)方法比較情況見(jiàn)表4。

2.2.4 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

TOFD檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)多種缺陷進(jìn)行針對(duì)性的檢測(cè)，檢測(cè)速度非常快，可以反復(fù)進(jìn)行檢測(cè)，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生任何的影響，也不需要特別進(jìn)行防護(hù)，可以與其他工作內(nèi)容同時(shí)進(jìn)行，檢測(cè)數(shù)據(jù)分析精準(zhǔn)，以直觀的方式進(jìn)行展示，妥善保存。該檢測(cè)方法有效益良好：①避免其他因素的影響，對(duì)工期造成損失，并節(jié)省射線檢測(cè)所需的大量檢測(cè)平臺(tái)搭設(shè)、機(jī)械臺(tái)車和人員配合費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著;②提高了對(duì)裂紋和未熔合等危險(xiǎn)性缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確性，保證施工質(zhì)量;③節(jié)省直線工期約60天，有力的保證了鄭州市政府提出的通車條件的總體目標(biāo)，獲得巨大的社會(huì)效益;④TOFD技術(shù)采集的關(guān)鍵部位焊縫質(zhì)量數(shù)據(jù)將為市政快速路立交橋以后運(yùn)行中的質(zhì)量監(jiān)控及狀態(tài)評(píng)估提供大量有效數(shù)據(jù)，從而提高管理效率，綜合社會(huì)效益巨大。

3? 結(jié)語(yǔ)

T0FD檢測(cè)技術(shù)在市政快速路立交橋鋼箱梁焊縫質(zhì)量檢測(cè)中的成功應(yīng)用，不僅改善了現(xiàn)場(chǎng)施工工作條件，保證鋼箱梁的焊縫質(zhì)量，使車輛可以在平穩(wěn)的環(huán)境中運(yùn)行，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)順利完工，經(jīng)濟(jì)效益非常良好，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代工程建設(shè)中“以人為本”的科學(xué)發(fā)展觀理念，滿足人的需求。該技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的焊接質(zhì)量檢測(cè)中必將具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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