鋼膜結構焊縫的超聲探傷

1  前言近年來，世界各國越來越多地采用鋼膜結構，因為和其它材料的結構相比，鋼膜結構具有強度高，塑性好，效率和建造期短等優(yōu)點，因而被廣泛地用于工業(yè)和民用建筑中。鋼膜結構中的薄弱環(huán)節(jié)焊接接頭，其內部質量的控制主要采用超聲探傷來檢測。本文結合多年來的實踐，對鋼膜結構焊縫檢測中的問作探討。

　　2鋼膜結構中焊縫檢測的目的焊接接頭是種性能不均勻體，應力分布又復雜，況且受人為因素焊接工藝焊接技術焊接條件等諸多因素的影響，在制作過程中做不到絕對的不產(chǎn)生焊接缺陷，而焊接結構旦在運行中出現(xiàn)事故必將造成慘重的損失，因此無論國內還是國外，對鋼膜結構焊縫質量的要求都非常嚴格。我國自從實施了工程監(jiān)理制度以后，對鋼膜結構件焊縫的無損檢測越來越重視，不但要求對對接焊縫進行超聲探傷檢測，而且對角焊縫也需進行超聲探傷檢測，有的角焊縫還要求達到級焊縫質量。設計者提高焊縫質量等級的目的，顯然是通過提高鋼膜結構件制作的要求來降低安全系數(shù)的取值，達到鋼膜結構件的輕型化，同時也節(jié)約了材料。為此，超聲探傷在鋼膜結構件制作安裝中得到越來越廣泛3超聲探傷檢測3.1探傷人員必須具備探傷理論和探傷經(jīng)驗超聲探傷規(guī)范對檢驗人員明確規(guī)定，從事焊縫探傷的檢驗人員必須掌握超聲波探傷的基礎技術，具有足夠的焊縫超聲波探傷經(jīng)驗，并掌握定的材料焊接基礎知識。因為超聲探傷是種專業(yè)性和經(jīng)驗性均很強的檢驗技術，結果旦出現(xiàn)錯判，將直接影響到鋼膜結構探傷之前定要了解清楚受檢工件的材質結構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，并制定相應的探傷工藝。不同的焊接工藝對超羅旭輝鋼膜結構焊縫的超聲探傷聲探傷有不同的要求，對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氣體保護焊這種焊接工藝來焊接的焊縫，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，探傷時更要留意是否有上述缺陷。在廣州內環(huán)路某工程的鋼箱梁檢測過程中，發(fā)現(xiàn)有條底板對接焊縫，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，探傷人員都會認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)焊接知識和實踐經(jīng)驗，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，應仔細檢，焊縫缺陷，則應選擇不同角度或值的探頭，進行比較復驗。通過幾種不同角度探頭的復驗比較，會發(fā)現(xiàn)在某種角度下，局部出現(xiàn)強烈的反射波，并以此定出缺陷深度。分析其原因是由于趕工期，在臺風雨剛過去就進行施焊，鋼板又厚。預熱時間也不夠，再加上底板上還貼有加強板，加強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，其缺陷傷工藝應用不當，或探傷經(jīng)驗不夠，就可能無法檢出缺陷。在廣州某工程的鋼膜結構檢測時，梁的腹板板厚為10rnrn翼緣板板厚為12mm檢時，初探用i=2探頭前沿為i0=18mm的探頭對此角焊縫進行探傷，探傷結果全部合格。

　　但事實并非如此，改用角度為70探頭前沿為A=9mm的探頭進行復探，結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，復探結果與初探結果完全相反。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的換算關系中解釋上述現(xiàn)象，缺陷次波能檢測的最小深度2，兩種探頭對缺陷的檢出情況1.

　　次可檢測的次可檢測的探頭缺陷深度范圍無法檢測出缺陷角度=70若采用JU2，探頭前沿為i0=18mm的探頭，從1可知這種探頭無論是次波還是次波都是無法檢測出深度范圍在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判斷缺陷，因為超聲波能量隨傳播距離的增加而衰減，從而導致檢測靈敏度的降低，且次波因有波型轉換生成其它波及雜波的干擾，就很難探出缺陷來。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出深度范圍在7.07.5，1的缺陷。故在角焊縫探傷中，應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，屬非常嚴重的缺陷，但這樣嚴重的缺陷可能因為缺陷的反射在熒光屏上出現(xiàn)的位置與實際不符，被誤認為是邊角反射而導致缺陷漏檢。讓我們來分析下造成這樣的原因，由于此缺陷到未焊透面時，聲波經(jīng)界面反射而改變方向，超聲儀無法接收到反射回波，因此波屏在該位置無缺陷波或反射很弱。如何將這類缺陷檢測出來呢，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，當次波探測出現(xiàn)較強的反射波時，雖然其顯的位置不在焊縫上，亦不在翼緣板的內側壁上，但遇到此種情況時，應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)射的聲束是有擴散的，擴散程度用擴散角來，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檢測的，主聲束能量大，反射回波強烈，但副聲束也并非完全無所作為。象上述情況就可以從上副聲束的反射回波來探出缺陷，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，其水平距離大于標稱值主聲束找到的缺陷時的水平距離，下副聲束找到的缺陷，其水平距離小于標稱值。上副聲束在處的反射回波在波屏上顯出來的位置在翼緣板上，而并非在焊縫里。故在角焊縫探傷時，若出現(xiàn)缺陷位置在翼緣板上，它很可能是嚴重的未焊透缺陷。若是厚鋼板，則可換個直探頭，在翼緣板側壁上來探測，進步確定它是否缺陷。

　　3.3里缺陷的超聲探傷焊縫的里缺陷近探測面的探傷也是比較困難的，般要通過次波來判斷，羅旭揮鋼膜結構焊縫的超聲探傷對尸深度小于5，1的缺陷都應采用次波來探。兇為面有油層和衣面凹洼處的存在，而油足的聲速遠低于鋼速而產(chǎn)生很多面雜波來干擾正常的缺陷波，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解釋此現(xiàn)象，因為鋼的橫波聲速為3而油層的聲速還不到1 50013，假定面凹洼處的深度為2則通過計算可知，在油層走過的時間為2150，3，而250，3時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計算的，它在波屏上顯出來的深度為4.3.因此，在深度為5，之前面的缺陷波的，定要通過次波來證實。

　　3.4特殊位置缺陷的超聲探傷在對接焊縫中，有種缺陷應引起高度重視，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，因為在8處的反射是發(fā)散的，同時應結合焊縫面的檢查，若無咬邊的話，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缺陷的測量超聲波檢測中，有些探傷人員將大缺陷測成小缺陷，究其原因，當缺陷反射波高大于滿屏高大于，操作者在測定該缺陷時，將反射波降至滿屏高以下來找缺陷的最大反射，以確定缺陷深度和位置。而在測長時，則將此時的波高用半波高度法648來測定，而使大缺陷變成了小缺陷。正確的方法應是將該缺陷射波，以兩端點6法測定其長度，而不應以半波高法來測定其長度。實際上所有條狀缺陷都應該用端點648法進行測長，否則將造成誤判把超標缺陷判斷為未超標缺陷，直接影響到鋼膜結構的使用安全，帶來工程隱患。

　　4結束語超聲波探傷作為鋼膜結構焊縫質量控制的主要手段，除要求探傷人員掌握超聲波探傷專業(yè)方面的理論知識外，還必須了解焊接工藝現(xiàn)場焊接環(huán)境和其結構情況等，同時，超聲探傷人員的實際探傷經(jīng)驗也是非常重要的因素。

　　因此，探傷人員應不斷探索，積累經(jīng)驗，才能對可能產(chǎn)生的焊接缺陷作出正確的判斷，保證探傷結果正確可靠，以達到焊縫檢測的目的，保證工程質量。

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