鋼膜結(jié)構(gòu)焊縫的超聲探傷

1  前言近年來(lái)，世界各國(guó)越來(lái)越多地采用鋼膜結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹推渌牧系慕Y(jié)構(gòu)相比，鋼膜結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高，塑性好，效率和建造期短等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地用于工業(yè)和民用建筑中。鋼膜結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)焊接接頭，其內(nèi)部質(zhì)量的控制主要采用超聲探傷來(lái)檢測(cè)。本文結(jié)合多年來(lái)的實(shí)踐，對(duì)鋼膜結(jié)構(gòu)焊縫檢測(cè)中的問作探討。

　　2鋼膜結(jié)構(gòu)中焊縫檢測(cè)的目的焊接接頭是種性能不均勻體，應(yīng)力分布又復(fù)雜，況且受人為因素焊接工藝焊接技術(shù)焊接條件等諸多因素的影響，在制作過程中做不到絕對(duì)的不產(chǎn)生焊接缺陷，而焊接結(jié)構(gòu)旦在運(yùn)行中出現(xiàn)事故必將造成慘重的損失，因此無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，對(duì)鋼膜結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量的要求都非常嚴(yán)格。我國(guó)自從實(shí)施了工程監(jiān)理制度以后，對(duì)鋼膜結(jié)構(gòu)件焊縫的無(wú)損檢測(cè)越來(lái)越重視，不但要求對(duì)對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲探傷檢測(cè)，而且對(duì)角焊縫也需進(jìn)行超聲探傷檢測(cè)，有的角焊縫還要求達(dá)到級(jí)焊縫質(zhì)量。設(shè)計(jì)者提高焊縫質(zhì)量等級(jí)的目的，顯然是通過提高鋼膜結(jié)構(gòu)件制作的要求來(lái)降低安全系數(shù)的取值，達(dá)到鋼膜結(jié)構(gòu)件的輕型化，同時(shí)也節(jié)約了材料。為此，超聲探傷在鋼膜結(jié)構(gòu)件制作安裝中得到越來(lái)越廣泛3超聲探傷檢測(cè)3.1探傷人員必須具備探傷理論和探傷經(jīng)驗(yàn)超聲探傷規(guī)范對(duì)檢驗(yàn)人員明確規(guī)定，從事焊縫探傷的檢驗(yàn)人員必須掌握超聲波探傷的基礎(chǔ)技術(shù)，具有足夠的焊縫超聲波探傷經(jīng)驗(yàn)，并掌握定的材料焊接基礎(chǔ)知識(shí)。因?yàn)槌曁絺欠N專業(yè)性和經(jīng)驗(yàn)性均很強(qiáng)的檢驗(yàn)技術(shù)，結(jié)果旦出現(xiàn)錯(cuò)判，將直接影響到鋼膜結(jié)構(gòu)探傷之前定要了解清楚受檢工件的材質(zhì)結(jié)構(gòu)曲率厚度焊接方法焊縫種類坡口形式焊縫余及背面襯墊溝槽等情況，并制定相應(yīng)的探傷工藝。不同的焊接工藝對(duì)超羅旭輝鋼膜結(jié)構(gòu)焊縫的超聲探傷聲探傷有不同的要求，對(duì)缺陷的判斷亦有所不同。例如采用陶瓷襯墊，單面焊接雙面形成的，2氣體保護(hù)焊這種焊接工藝來(lái)焊接的焊縫，其焊縫容易出現(xiàn)密集氣孔類缺陷，焊縫底部有可能產(chǎn)生夾渣未焊透甚至裂紋，特別是在野外制作，由于焊接環(huán)境和焊接條件的影響，探傷時(shí)更要留意是否有上述缺陷。在廣州內(nèi)環(huán)路某工程的鋼箱梁檢測(cè)過程中，發(fā)現(xiàn)有條底板對(duì)接焊縫，在接近底部有微弱的反射波出現(xiàn)，且差不多整條焊縫在相同的位置出現(xiàn)此類反射波，般情況下，探傷人員都會(huì)認(rèn)為是底波反射或是底部面不平整而出現(xiàn)的反射波，但根據(jù)焊接知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，此反射波很可能是缺陷波。刨開此焊縫后，可清楚地看到未焊透和夾涪缺陷。碰到此種情況，應(yīng)仔細(xì)檢，焊縫缺陷，則應(yīng)選擇不同角度或值的探頭，進(jìn)行比較復(fù)驗(yàn)。通過幾種不同角度探頭的復(fù)驗(yàn)比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)在某種角度下，局部出現(xiàn)強(qiáng)烈的反射波，并以此定出缺陷深度。分析其原因是由于趕工期，在臺(tái)風(fēng)雨剛過去就進(jìn)行施焊，鋼板又厚。預(yù)熱時(shí)間也不夠，再加上底板上還貼有加強(qiáng)板，加強(qiáng)板里有積水而造成此事故。

　　3.2角焊縫的超聲探傷在焊縫探傷中，角焊縫的內(nèi)部缺陷的檢出難度最大，尤其是腹板較薄的角焊縫，其缺陷傷工藝應(yīng)用不當(dāng)，或探傷經(jīng)驗(yàn)不夠，就可能無(wú)法檢出缺陷。在廣州某工程的鋼膜結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，梁的腹板板厚為10rnrn翼緣板板厚為12mm檢時(shí)，初探用i=2探頭前沿為i0=18mm的探頭對(duì)此角焊縫進(jìn)行探傷，探傷結(jié)果全部合格。

　　但事實(shí)并非如此，改用角度為70探頭前沿為A=9mm的探頭進(jìn)行復(fù)探，結(jié)果是整條焊縫在深度范圍為7.07，5mm的位置均為未焊透缺陷，復(fù)探結(jié)果與初探結(jié)果完全相反。造成這樣所致?，F(xiàn)分析如下假定角焊縫的寬度為1可以通過角形各邊長(zhǎng)的換算關(guān)系中解釋上述現(xiàn)象，缺陷次波能檢測(cè)的最小深度2，兩種探頭對(duì)缺陷的檢出情況1.

　　次可檢測(cè)的次可檢測(cè)的探頭缺陷深度范圍無(wú)法檢測(cè)出缺陷角度=70若采用JU2，探頭前沿為i0=18mm的探頭，從1可知這種探頭無(wú)論是次波還是次波都是無(wú)法檢測(cè)出深度范圍在7.0 7.5的缺陷，就這類角焊縫而言，這種探頭次波探出的最小深度為=10+1818肌152= 14規(guī)范般不允許采用次波來(lái)判斷缺陷，因?yàn)槌暡芰侩S傳播距離的增加而衰減，從而導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度的降低，且次波因有波型轉(zhuǎn)換生成其它波及雜波的干擾，就很難探出缺陷來(lái)。若采用角度為70前沿為=9，度范圍在6.9可此探頭的次波則可檢測(cè)出深度范圍在7.07.5，1的缺陷。故在角焊縫探傷中，應(yīng)盡可能采用角度大且前沿短在角焊縫探傷中，還有類未焊透缺陷，它面平滑規(guī)則，且未焊透有定的寬度，屬非常嚴(yán)重的缺陷，但這樣嚴(yán)重的缺陷可能因?yàn)槿毕莸姆瓷湓跓晒馄辽铣霈F(xiàn)的位置與實(shí)際不符，被誤認(rèn)為是邊角反射而導(dǎo)致缺陷漏檢。讓我們來(lái)分析下造成這樣的原因，由于此缺陷到未焊透面時(shí)，聲波經(jīng)界面反射而改變方向，超聲儀無(wú)法接收到反射回波，因此波屏在該位置無(wú)缺陷波或反射很弱。如何將這類缺陷檢測(cè)出來(lái)呢，種方法是選用大折射角的探頭，盡量使用主聲束與缺陷垂直，以獲得最大的反射；另種方法，當(dāng)次波探測(cè)出現(xiàn)較強(qiáng)的反射波時(shí)，雖然其顯的位置不在焊縫上，亦不在翼緣板的內(nèi)側(cè)壁上，但遇到此種情況時(shí)，應(yīng)分析缺陷最大反射波的位置可能是由于副聲束的反射引起的3.眾所周知，從探頭發(fā)射的聲束是有擴(kuò)散的，擴(kuò)散程度用擴(kuò)散角來(lái)，聲束通常分為主聲束和副聲束，探頭的折射角是指主聲束的折射角，探傷也是利用主聲束來(lái)檢測(cè)的，主聲束能量大，反射回波強(qiáng)烈，但副聲束也并非完全無(wú)所作為。象上述情況就可以從上副聲束的反射回波來(lái)探出缺陷，但由于副聲束的折射角已經(jīng)不是原探頭折射角，所以探傷者需認(rèn)真分析辨別，才能確定是否存在缺陷波。

　　假定探頭的折射角為0，擴(kuò)散角為04，則上副聲束角為3上=扣0，下副聲束角為37=浪0，可3±卟37.在同深度，的情況下，主聲束上副聲束和下副聲束的水平距離分別為0扭80±和，80下，很顯然，上副聲束找到的缺陷，其水平距離大于標(biāo)稱值主聲束找到的缺陷時(shí)的水平距離，下副聲束找到的缺陷，其水平距離小于標(biāo)稱值。上副聲束在處的反射回波在波屏上顯出來(lái)的位置在翼緣板上，而并非在焊縫里。故在角焊縫探傷時(shí)，若出現(xiàn)缺陷位置在翼緣板上，它很可能是嚴(yán)重的未焊透缺陷。若是厚鋼板，則可換個(gè)直探頭，在翼緣板側(cè)壁上來(lái)探測(cè)，進(jìn)步確定它是否缺陷。

　　3.3里缺陷的超聲探傷焊縫的里缺陷近探測(cè)面的探傷也是比較困難的，般要通過次波來(lái)判斷，羅旭揮鋼膜結(jié)構(gòu)焊縫的超聲探傷對(duì)尸深度小于5，1的缺陷都應(yīng)采用次波來(lái)探。兇為面有油層和衣面凹洼處的存在，而油足的聲速遠(yuǎn)低于鋼速而產(chǎn)生很多面雜波來(lái)干擾正常的缺陷波，從而很難區(qū)分是否存在缺陷波。我們可以從油層和鋼的聲速的不同來(lái)解釋此現(xiàn)象，因?yàn)殇摰臋M波聲速為3而油層的聲速還不到1 50013，假定面凹洼處的深度為2則通過計(jì)算可知，在油層走過的時(shí)間為2150，3，而250，3時(shí)間在鋼中傳播的距離為2150，83換言之，即面2mm凹洼處，由于在超聲儀中是按鋼的聲速來(lái)計(jì)算的，它在波屏上顯出來(lái)的深度為4.3.因此，在深度為5，之前面的缺陷波的，定要通過次波來(lái)證實(shí)。

　　3.4特殊位置缺陷的超聲探傷在對(duì)接焊縫中，有種缺陷應(yīng)引起高度重視，它在波屏顯的位置在底部或面位置。5，若探頭在人處和8處均能接收到反射回波的話，則很有可能該處熔合線上有缺陷，雖然反射回波的位置是焊縫的底部的位置，容易誤判為焊角反射，但仔細(xì)分析可知，若是焊角反射，則探頭在8處就不可能接收到反射回波，因?yàn)樵?處的反射是發(fā)散的，同時(shí)應(yīng)結(jié)合焊縫面的檢查，若無(wú)咬邊的話，肯定是熔合線附近的缺陷。

　　同理。6，若探頭在人處和8處均能接收到反射，波的話，則很有可能該處熔合線上也有缺陷。

　　3.5缺陷的測(cè)量超聲波檢測(cè)中，有些探傷人員將大缺陷測(cè)成小缺陷，究其原因，當(dāng)缺陷反射波高大于滿屏高大于，操作者在測(cè)定該缺陷時(shí)，將反射波降至滿屏高以下來(lái)找缺陷的最大反射，以確定缺陷深度和位置。而在測(cè)長(zhǎng)時(shí)，則將此時(shí)的波高用半波高度法648來(lái)測(cè)定，而使大缺陷變成了小缺陷。正確的方法應(yīng)是將該缺陷射波，以兩端點(diǎn)6法測(cè)定其長(zhǎng)度，而不應(yīng)以半波高法來(lái)測(cè)定其長(zhǎng)度。實(shí)際上所有條狀缺陷都應(yīng)該用端點(diǎn)648法進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)，否則將造成誤判把超標(biāo)缺陷判斷為未超標(biāo)缺陷，直接影響到鋼膜結(jié)構(gòu)的使用安全，帶來(lái)工程隱患。

　　4結(jié)束語(yǔ)超聲波探傷作為鋼膜結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量控制的主要手段，除要求探傷人員掌握超聲波探傷專業(yè)方面的理論知識(shí)外，還必須了解焊接工藝現(xiàn)場(chǎng)焊接環(huán)境和其結(jié)構(gòu)情況等，同時(shí)，超聲探傷人員的實(shí)際探傷經(jīng)驗(yàn)也是非常重要的因素。

　　因此，探傷人員應(yīng)不斷探索，積累經(jīng)驗(yàn)，才能對(duì)可能產(chǎn)生的焊接缺陷作出正確的判斷，保證探傷結(jié)果正確可靠，以達(dá)到焊縫檢測(cè)的目的，保證工程質(zhì)量。

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