建筑钢结构焊缝超声波检测技术研究

建筑钢结构焊缝超声波检测技术研究

夏新陆

深圳市太科检测有限公司广东省深圳市518000

摘要：近些年来，我国建筑行业发展逐渐趋于成熟，钢结构已成为建筑施工中的基本材料，为使本不相连的钢结构能够连接，必然会出现焊缝，对于焊接的质量难以用肉眼直接评价，需用特定设备进行检测。在本文中，就将围绕建筑钢结构焊缝检测技术中的超声波技术进行分析，希望能为建筑行业提供参考。

关键词：建筑工程；钢结构焊缝；超声波检测

建筑工程中的钢结构在应用过程用务必要检测好其焊缝质量，保证钢结构稳定性。同时利用先进的检测工艺不断提高施工人员焊接的质量。

一、超声波工艺

1.超声波工艺的特点

超声波的概念是超声产生震动在介质中传播的过程，其频率大于二十赫兹。人们经常利用超声波检测厚度较大的材料，其检测准确且经济成本低，能够对特殊位置进行精准的定位。在人体中应用时也不会给人体带来伤害。所以，超声波检测技术已经是人们常用的无损检测方法之一。其基本特点主要有四点：第一，超声波在介质中传播时遇到界面会发生反射。第二，超声波的指向性会随着频率的提高而更加明确。第三，超声波的穿透性能好。第四，超声波的声速和强弱等参数都能为人们提供重要信息。

当前超声波的检测在工业无损检测中应用较为普及，超声波检测普遍适用于绝大多数焊缝以及构件，非金属构件也同样适用。

2.超声波探伤工艺

超声波探伤工艺就是利用上述特点，当其中存在缺陷就会影响着超声波的传播。人们将耦合剂覆盖在构件上，让超声波在构件中工作。在超声波扫描的过程中，工作人员可以利用显示器查看超声波的波形进一步找到发生损伤的位置。超声波探伤仪在世面上种类繁多，其中最为常用的是A型脉冲反射式探伤仪，此种仪器的工作频率在零点五兆赫兹至五兆赫兹，其通过超声波传递原理工作，虽然可以精确检测焊缝的质量但却对表面接触材料粗糙度有一定要求，且目前市场在仍处于半自动化工作，因此探伤的结果在一定程度上会受技术人员影响。

二、钢结构焊缝种类和质量问题的类型

焊缝是在将两个独立的钢结构连接时产生的，这种连接能够让钢结构具有跨度以及造型优美的特点，其他建筑材料无法取代。不过因为焊缝是由人为形成的，因此不可避免的会出现焊接的质量问题，进而影响钢结构的整体质量和建筑的安全性。在实际的操作过程中，可以将焊缝问题分为两种，即表面问题和内部问题，表面问题是在焊缝表面出现问题例如气孔或者烧穿等，表面问题容易被人发现。内部问题通常有未将钢结构焊透、融合度低以及出现裂纹等，此类问题不易被人发现，需要借助专业技术进行检测。

1.焊缝的类型和坡口的种类

钢结构主要有两种体系，即门式钢架体系和网架空间结构体系。相比较之下前者的应用更为普及。而焊缝主要有对接焊缝和T型焊缝，对接焊缝是将材料的边缘对齐然后沿着边缘完成焊接，对接焊缝在外表上只有一条较为明显的线。T型焊缝是将钢结构材料以T型放置，然后进行焊接。坡口的处理以接头处为例，接头处的坡口不仅要保证其焊接质量，还对焊缝的外观有一定要求。通常有薄板、厚板以及T型对接等，坡口主要有X、V、I、K型等几种，以适应不同工程的要求。

2.焊缝内部问题

利用超声波技术主要是探测焊缝的内部缺陷，由于施工工艺和环境条件影响，焊缝内部的问题除上述外，还有夹渣、未融合等。在内部问题的性质上，单个气孔和点状的夹渣都属于一般性缺陷，对焊缝强度的影响较低可以忽略。而群状等不规则的夹渣、未焊透、未熔合以及裂纹都属于较为严重的质量问题，直接影响着焊缝质量和钢结构整体强度。

三、建筑钢结构焊缝中超声波技术的应用分析

1.超声波探伤注意要点

（1）探测面选择和注意。不同工程的验收要求、构件的工艺以及焊缝问题的的情况不同，使得对于探测面选择就存在差异，因此需要技术人员根据具体情况具体分析。探测区是焊缝和焊缝两侧大约是母材厚度三分之一的一部分区域。注意在检测前将探测面区域的铁屑、油污等杂物去除，避免其对探测结果产生影响。

（2）仪器的校准和复核。首先应对仪器进行校准，必须做到定期对仪器的水平线性和垂直线性进行测定。当正式开始检测前，要测定仪器和探头，例如探头的频率K和折射角，不同厚度的钢结构其探头频率也是不同的，通常开讲，厚度较大构件的探头频率低，穿透能力好，厚度小的构件正好相反。不过在实际的操作过程中，若是符合基本条件就尽量选择低频率探头，否则探头频率过高衰减大。折射角则需要根据实际的工程需要和技术人员的工作经验进行选择。在检测过程中，出现以下几种情况后需要复核仪器和系统，即校准后仪器旋钮等发生移动、技术人员对仪器灵敏度产生怀疑、连续工作时间过长以及在整个检测工作完成后。当检测结束前，复核扫描量程一旦有偏移十分之一以上就需要重新检测。最后是仪器的线性检查，其无论收到什么影响，开关都要处在关闭状态或者最低水平。

（3）耦合剂的选择。为了保证超声波顺利扫描钢结构，在选用耦合剂时应选取具有一定流动性且容易获得的材料。例如人们生活中常见的洗洁精。

2.超声波检测焊缝的应用

（1）对接焊缝探伤分析。适当的提高距离-波幅曲线的扫查灵敏度，让评定线处在示波屏的五分之一以上，再适当调节补偿增益，再用锯齿形、平行和斜平行扫查法，探头探查焊缝，然后观察扫描后的回波情况，扫描后及时做出标示，防止重复扫查。不同的扫查方法适合不同位置，在实际操作时应注意区分。此外还应注意扫查的速度，避免过快或者过慢，产生遗漏。

一般情况下，损伤的检测应重复多次进行，评定检测结果时参考有关规范对焊缝问题评定等级，然后填写相关表格。在探测期间，第一步会明确好焊缝问题回波的具体位置，然后确定其是否是伪缺陷，据此确定缺陷的实际位置，由于外部问题可由技术人员凭肉眼判断，因此超声波探测绝大多数问题都是内部缺陷，然后根据探头频率等参数确定缺陷的具体位置等具体参数，记录好后进行复核。

（2）T型焊缝探伤分析。上述的锯齿形等扫查方法依旧适用于T型焊缝的探测。将T型焊缝均匀分出五个点，利用斜探头探测四个点，根据具体情况采用一次波和二次波进行探测。根据焊缝不同的问题采取不同的探测方式，此时要注意区分回波和缺陷波，对于存在问题部分要及时标注。由于T型焊缝结构相对复杂，因此综合按照板材、坡口以及工艺等因素选用适合的探伤检测方法和探头。例如若是选用直探头，其不同的焊缝问题表现形式不同。用斜探头扫查时，焊角波形变化大，而出现焊接问题区域的波形缺陷波早于反射波出现，这一点需要引起技术人员注意。

结束语：

总的来讲，超声波探测技术根据超声波扫描后的波形和超声波高度确定焊缝问题的一种探测技术。超声波探测技术因为其容易操作、灵敏度高价格低廉收到广泛欢迎。不过随着其在应用过程用不可避免的出现缺点，使其检测精确度收到影响。因此技术人员必须加大研究力度，增强技术人员业务素养，保证其质量。

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