公路鋼結構橋梁焊縫的無損檢測技術探討

周麗琴 趙飛鵬

（1.廣西電力職業技術學院，廣西 南寧 530007）

（2.廣西創新建筑工程質量檢測咨詢有限公司，廣西 南寧 530031）

1 概述

隨著國家綜合國力的大幅提升，全國各城市的基礎設施建設如高速公路、高速鐵路的建設均在不斷加快。在道路橋梁建設方面，隨著2016年7月交通運輸部《推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見》文件的出臺，為公路鋼結構橋梁的應用提供了更有效的推動力。直至目前，鋼結構橋梁的建設呈現出一片欣欣向榮、方興未艾的蓬勃發展景象[1]。鋼結構橋梁是一種以鋼材為原料制造的橋梁，它具有強度高、自重輕、抗震好、結構牢靠、環保節能、施工便捷等優點。在鋼結構橋梁施工中，各個構件的連接方式通常包括焊接、鉚接以及螺栓連接等方式。其中，焊接技術施工靈活、便捷、性價比較高，是常見的一種連接方式。因此，焊接質量的優劣直接關系到橋梁的使用性能和壽命，在施工中一定要按照國家相關標準和設計規范，嚴格控制施工焊接質量，確保各鋼結構構件焊縫安全可靠，從而確保公路橋梁的安全。

2 公路鋼結構橋梁焊縫的無損檢測方法分析

無損檢測方法是在不破壞橋梁的基礎上借助超聲波、X 射線、磁力線等方式對橋梁鋼結構焊縫內部或者表面開展的一種無損傷的檢測方法。公路鋼結構橋梁焊縫常見的有對接焊縫、T 型焊縫、角接焊縫等，因此根據國家相關檢測標準和規范，針對各焊縫內部檢測采取超聲波無損檢測方法或者射線無損檢測方法，針對各焊縫表面采取磁粉檢測方法或者滲透檢測方法。

2.1 鋼結構橋梁焊縫超聲波無損檢測方法

超聲波無損檢測技術是利用超聲波能夠在鋼結構焊縫中傳播的特性，分析其穿透過程中的聲波特征參數，從而判斷焊縫處是否存在缺陷的一種方法。常見的超聲波無損檢測方法有脈沖反射法、衍射時差法、穿透法和共振法。本文主要討論超聲波脈沖反射法。該方法是發射脈沖波到被檢工件內，當超聲波遇到兩側聲阻抗有差異的界面（可能是工件中某種缺陷或外表面等）時部分聲波被反射的特性（如反射波的幅度、位置等）來進行檢測的一種方法[2]。根據標準JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術規范》，鋼結構橋梁焊縫超聲波無損檢測等級及檢測范圍見表1所示。

表1 鋼結構橋梁焊縫超聲波無損檢測等級及檢測范圍

圍內） T 形接頭和角接接頭熔透角焊縫 橫隔板縱向對接焊焊縫 部分熔透角焊縫（兩端各1m） 焊腳尺寸≥12mm 的角焊縫（兩端各1m） I 級 I 級 II 級 II 級 B 級 B 級 B 級 A 級 100% 100% 100% 100%

2.2 鋼結構橋梁焊縫射線無損檢測方法

射線無損檢測技術主要是利用 X 射線或γ射線穿透被檢工件，如果焊縫內部存在缺陷，則透過工件的射線被缺陷吸收的程度不同，在膠片上成像的強度就不一樣，因此可以根據膠片的成像就能準確、可靠、非破壞性地顯示內部缺陷的形狀、位置和大小[3]。鋼結構橋梁焊縫射線無損檢測等級及檢測范圍見表2所示。

表2 鋼結構橋梁焊縫射線無損檢測等級及檢測范圍

2.3 鋼結構橋梁焊縫磁粉檢測方法

磁粉檢測技術是以磁粉做顯示介質對缺陷進行觀察的一種無損檢測方法[4]。這種方法主要用于檢測鐵磁性材料表面或近表面缺陷。當鐵磁性材料被檢工件被磁化后，如果工件表面或近表面存在缺陷，那么磁力線會發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下便可看清磁痕，從而分析出缺陷的位置、大小和形狀。鋼結構橋梁焊縫磁粉檢測等級及檢測范圍見表3所示。

表3 鋼結構橋梁焊縫磁粉檢測等級及檢測范圍

3 工程案例分析

本工程案例以區內某市跨線橋梁為例，橫向分兩幅布置，縱向分三聯布置，第一聯為簡支箱梁（橋面連續）；第二聯為連續鋼箱梁；第三聯為簡支箱梁（橋面連續）。對該鋼結構橋梁焊縫進行無損檢測，具體方法如下：

3.1 超聲波無損檢測

超聲波無損檢測采用數字超聲檢測儀CTS-9006 PLUS 進行，儀器應具有溫度和顯示的穩定性，水平線性的偏差不大于全屏寬度的±2%，垂直線性的測試值與理論值的偏差不大于±3%[5]。探頭選用橫波斜探頭，探頭頻率為2.5MHz，晶片尺寸為10mm×10mm，K 值為2.0～3.0。試塊選用CSK-ⅠA 型標準試塊用于儀器性能的檢測以及探頭的校準；采用RB-2 型對比試塊用于對接焊縫檢測靈敏度測定；角焊縫超聲波檢測則采用鐵路鋼橋制造專用柱孔標準試塊或與其校準過的其他孔形試塊[6]。

校準探頭完成后，對接焊縫采用RB-2 型試塊、角焊縫采用鐵路鋼橋制造專用φ1mm 柱孔標準試塊制作距離—波幅曲線（即DAC 曲線），并設置掃查靈敏度，檢測前應對被檢工件表面進行檢查，應無焊接飛濺、鐵屑、油垢和污物等附著物。采用工業漿糊進行表面耦合，表面補償+4dB。探頭移動區寬度為1.25P（P=2Kt，K 為探頭折射角的正切值，t 為工件厚度，mm）。

掃查時應對掃查速度進行控制，一般應不大于150mm/s。斜探頭應垂直于焊縫中心線放置在檢測面上，作鋸齒型掃查，并采用前后、左右、轉角、環繞等四種方式進行掃查，掃查時相鄰位置應有一定的重疊。對檢測儀器顯示屏上波幅超過評定線的反射波，應在粗掃后在位置附近進行細掃，找出最高反射波，并根據儀器顯示的水平距離及深度，判斷其是否是缺陷，并做好相應的記錄。判斷為裂紋、未熔合、未焊透等危害性缺陷者，應判為不合格[7]。

本案例中，超聲波無損檢測數據如表4所示。

表4 超聲波無損檢測數據記錄表

3.2 射線檢測

射線檢測選用某廠家制造的XXG-2505 型X 射線探傷機。采取單壁單影透照方式，有效焦點尺寸2mm，膠片選用AGFA 膠片，鉛箔增感屏，前后屏0.05mm，像質計選用10～16 系列鋼絲像質，透照管電壓根據被檢工件的厚度選擇，一般認為在保證穿透力的前提下，應盡量選擇較低的電壓，以提高靈敏度。底片黑度范圍不小于2.3，焦距一般選600～700mm。缺陷等級評定應符合GB/T 3323-2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》的規定。

本案例中，射線檢測數據如表5所示。

表5 射線抽檢數據記錄表

3.3 磁粉檢測

磁粉檢測選用某廠家制造的MY-3 型磁粉探傷儀，采用濕法連續法進行檢測。檢測前清除并打磨焊縫及熱影響區表面。配置HD-RW 型紅水磁懸液，配置濃度為10-25g/L，采用A1-30/100 標準試片進行磁懸液靈敏度檢測。采用磁軛法對被檢工件進行磁化，1～3 秒反復磁化2 次，在垂直焊縫的方向進行磁化，采用噴灑方式施加磁懸液，提升力應大于49N。被檢的工件表面光照度為1030Lx。采用照相、貼印等方式記錄缺陷磁痕。缺陷等級評定應符合GB/T26952-2011《焊縫無損檢測 焊縫磁粉檢測 驗收等級》的規定。

本案例中，開展表面檢測累積進行磁粉檢測的焊縫數量為1200 處，共計發現55 處缺陷，缺陷多為條形缺陷和氣孔缺陷，以氣孔缺陷居多。發現超標缺陷后，清除至肉眼不可見，再采用磁粉檢測復驗，直至缺陷清除。

4 結束語

鋼結構橋梁焊縫無損檢測以超聲波無損檢測技術為主，采用射線檢測、磁粉檢測按比例進行抽檢。當同一部位采用不同的方法進行檢測時，應按各自的標準進行評價，均合格者，則認為該檢測結果合格。對于超出規定的缺陷，應在查明原因后進行返修并按照原標準進行復檢。本工程實施效果證明，本工程采取的無損檢測方案能準確地對橋梁鋼結構質量進行檢測，從而保障橋梁安全。