峽江水利樞紐水工鋼閘門(mén)的焊縫超聲波探傷

胡碧輝，戴國(guó)強(qiáng)

（江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌 330029）

0 前言

江西省峽江水利樞紐工程是鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的重點(diǎn)水利工程之一，也是目前江西省投資最大的水利工程，其中的鋼結(jié)構(gòu)主要包括鋼閘門(mén)、啟閉機(jī)和攔污柵。峽江水利樞紐水工鋼閘門(mén)的種類(lèi)有人字閘門(mén)、平面閘門(mén)及弧形閘門(mén)，用作進(jìn)水閘、泄水閘、船閘、臨時(shí)擋水閘門(mén)及檢修閘門(mén)，閘門(mén)厚度最高達(dá)56 mm。這些閘門(mén)主要是通過(guò)焊接組合而成的，所以焊縫質(zhì)量的檢測(cè)和評(píng)價(jià)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制起著極其重要的作用。金屬結(jié)構(gòu)的焊縫探傷主要有射線探傷、磁粉探傷和超聲波探傷。由于射線探傷危險(xiǎn)系數(shù)較高，磁粉探傷只能探測(cè)表面有缺陷的焊縫，故峽江水利樞紐鋼閘門(mén)焊縫內(nèi)部質(zhì)量主要通過(guò)超聲檢測(cè)來(lái)完成，探傷比例為一類(lèi)焊縫100%，二類(lèi)焊縫50%。本文就峽江水利樞紐的水工鋼閘門(mén)的焊縫超聲波探傷作一些探討。

1 焊縫超聲波探傷

1.1 焊縫等級(jí)的評(píng)定

評(píng)定一條焊縫焊接是否合格，首先需要對(duì)這條焊縫的等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在閘門(mén)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作中，水利水電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將焊縫按其“重要性”進(jìn)行了分類(lèi)，這種分類(lèi)主要是依據(jù)焊縫的受力條件。在《閘門(mén)焊接通用技術(shù)條件》（SL36-92）中規(guī)定：在動(dòng)載荷或靜載荷下承受拉力，按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)的對(duì)接焊縫、對(duì)接和角接和組合焊縫屬于一類(lèi)焊縫；在動(dòng)載或靜載荷下承受壓力，按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)的對(duì)接焊縫和角焊縫屬于二類(lèi)焊縫；除上述一、二類(lèi)焊縫以外的焊縫為三類(lèi)焊縫。檢測(cè)依據(jù)行業(yè)規(guī)范《水利工程鋼閘門(mén)制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（DL/T5018-2004）來(lái)評(píng)定焊縫等級(jí)。

1.2 T型焊縫

T型焊縫是通過(guò)腹板和翼緣板組合而成，分為組合焊縫和角焊縫，峽江水利樞紐工程水工鋼結(jié)構(gòu)中T型焊縫很多，很多被列為重要焊縫。由于T型焊縫工藝更復(fù)雜，所以T型焊縫中存在缺陷的概率更高。常見(jiàn)的缺陷有氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、層狀撕裂等多種，所以較之平板對(duì)接焊縫一般采用兩種方式進(jìn)行測(cè)量，如圖1。

圖1

方式一：采用斜探頭在梁腹板上通過(guò)一、二次波進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)未焊透、未熔合及其他缺陷。這種探傷時(shí)，頻率選 2.5～5.0 MHz，探頭 K 值可根據(jù)梁腹板厚度參照表1。

表1 腹板厚度與探頭K值

方式二：采用斜探頭在翼緣板外側(cè)或內(nèi)側(cè)進(jìn)行探測(cè)。探頭在外側(cè)時(shí)用一次波探測(cè)，外側(cè)一次波通常靈敏度更高，縱向、橫向的缺陷都可以探，并且找出缺陷比較方便。缺點(diǎn)在于焊縫位置不明確，需要在翼緣板外側(cè)畫(huà)出腹板中心線及焊縫位置。

1.3 探傷結(jié)果評(píng)定

依據(jù)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 11345-1989），超聲檢驗(yàn)有 A 、B、C 三個(gè)等級(jí)，檢驗(yàn)工作的難度系數(shù)按A、B、C順序逐級(jí)增高。按照DL/T 5018-2004規(guī)范要求，將檢驗(yàn)等級(jí)選做B級(jí)。原則上采用一種角度斜探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)；按《水利工程鋼閘門(mén)制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（GB/T 11345-89）規(guī)范規(guī)定，一類(lèi)焊縫BI級(jí)合格，二類(lèi)焊縫BⅡ級(jí)合格。

2 非人為結(jié)果影響因素

2.1 耦合劑材料的影響

檢測(cè)時(shí)，為提高檢測(cè)效果，需在探頭與工件表面之間施加一層透聲介質(zhì)，即耦合劑。一般選機(jī)油、水和化學(xué)漿糊，但這三者中化學(xué)漿糊的聲耦效果最好，所以我們?cè)跈z測(cè)過(guò)程中推薦使用化學(xué)漿糊作為耦合劑，但檢測(cè)完后需及時(shí)處理，否則會(huì)銹蝕鋼結(jié)構(gòu)工件表面，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。

2.2 工作溫度的影響

由于超聲波在以化學(xué)漿糊為介質(zhì)的傳播聲速變化較大，所以在實(shí)際檢測(cè)操作中，如果室溫度與現(xiàn)場(chǎng)溫度相差不大時(shí)，可直接用室溫下實(shí)測(cè)K值的探頭進(jìn)行檢測(cè)，不需要修改；而當(dāng)室溫明顯低于或則高于工作溫度時(shí)，就必須模擬工作溫度對(duì)探頭性能進(jìn)行測(cè)試，即在工作溫度下完成DAC曲線的制作。

2.3 焊縫余高的影響

在檢測(cè)過(guò)程中，焊縫余高干擾波在焊縫探傷中是比較常見(jiàn)的干擾，特別是在雙面自動(dòng)焊焊縫。當(dāng)聲波入射到焊縫下表面余高上時(shí)會(huì)產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成反射橫波和反射縱波，沿余高表面，聲波的入射角不同，所產(chǎn)生的反射波的傳播方向也不同。反射波傳到上表面，又在上表面余高上反射，部分沿原路徑返回被探頭接受，會(huì)對(duì)操作者的判斷產(chǎn)生干擾。這種干擾不管你選的探頭斜角度多大，都不能避免，這就需要檢測(cè)人員認(rèn)真觀察焊縫外形，更換探頭角度，必要時(shí)打磨焊縫，以免造成誤判。

3 結(jié)語(yǔ)

峽江水利樞紐工程中水工鋼閘門(mén)的質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，不僅不要誤判，也不允許遺漏，所以研究鋼結(jié)構(gòu)的焊縫探傷非常之必要。故焊縫探傷需要探傷人員經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)很多干擾因素能夠精準(zhǔn)識(shí)別，因?yàn)檎`判后要求返工，不僅會(huì)耽誤工程進(jìn)度，還有可能會(huì)產(chǎn)生不可計(jì)量的經(jīng)濟(jì)損失，因此焊縫探傷需要結(jié)合多種因素才能下定結(jié)論。在評(píng)判前采用不同探頭及多種探傷方式進(jìn)行探傷，做到不誤判，不遺漏，不放過(guò)。

在峽江水利樞紐水工鋼閘門(mén)的制造質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)的缺陷大多數(shù)為未焊透，或未熔合，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)焊接方式不同，存在缺陷的比例也不相同。該樞紐水工鋼閘門(mén)面板大部分是通過(guò)埋弧自動(dòng)焊焊接，而主梁腹板對(duì)接或翼緣板對(duì)接則是通過(guò)手工氣保焊焊接，我們發(fā)現(xiàn)埋弧自動(dòng)焊焊接而成的構(gòu)件存在缺陷的比例明顯更低，這是因?yàn)槿斯げ僮鞲菀桩a(chǎn)生失誤，所以建議制造廠家盡量通過(guò)埋弧自動(dòng)焊的方式進(jìn)行焊接。