超聲波探傷技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

李贊 沈英杰

摘要：在鋼閘門焊接施工完成后，一般需要對(duì)其焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，主要目標(biāo)在于發(fā)現(xiàn)焊縫質(zhì)量缺陷、采取防腐、加固等補(bǔ)救措施。超聲波探傷是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)影響較小，因此被廣泛應(yīng)用于鋼閘門焊縫質(zhì)量檢測(cè)中。超聲波探傷主要有水浸探傷及脈沖反射兩種方式，均能檢測(cè)鋼閘門焊縫內(nèi)外部的質(zhì)量缺陷，可幫助檢測(cè)人員對(duì)缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)定位、了解缺陷類型。

關(guān)鍵詞：超聲波探傷技術(shù);鋼結(jié)構(gòu);無(wú)損檢測(cè)

1 T型焊縫常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷

T型焊縫是水利工程鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊縫類型，其由腹板及翼緣板組成，分為組合焊縫及角縫兩種類型。按照焊縫的位置、承受壓力的形式、強(qiáng)度設(shè)計(jì)方式等可對(duì)T型焊縫進(jìn)行分級(jí)。通常情況下，水利工程鋼結(jié)構(gòu)中的T型焊縫大多被列為重要焊縫。T型焊縫施工工藝較為復(fù)雜、施工難度較高，如果施工人員施工水平較低，或沒(méi)有按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施焊作業(yè)則極有可能造成焊縫缺陷。

T型焊縫常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷包括：焊接熔合不良，如未焊透、未熔合，形成的原因可能為焊接規(guī)范不正確（電壓、電流、預(yù)熱等）、焊接操作不正確（如坡口角過(guò)小、鈍邊之間縫隙過(guò)小等）;焊接裂紋，如熱裂紋、冷裂紋;焊接孔洞，如氣孔、縮孔。其中氣孔缺陷形成的主要原因在于焊接過(guò)程中保護(hù)氣未在熔池結(jié)晶環(huán)節(jié)處，而是殘留在焊縫金屬中;焊接夾雜物，如夾珠、夾鎢。其中夾珠質(zhì)量缺陷是指焊接后焊縫中有氧化物、硫化物等非金屬雜質(zhì)殘留。夾鎢質(zhì)量缺陷是指在采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊工藝是，焊縫中有鎢粒殘留。

2 超聲波探傷技術(shù)的應(yīng)用方式

2.1 工程概況

西瀝水貝排澇站位于永良圍上，具有灌溉、內(nèi)澇排洪等綜合性作用。由于該排澇站建設(shè)時(shí)間久遠(yuǎn)，部分位置出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏、攔污柵變形移位等問(wèn)題，存在較大的安全隱患，同時(shí)，該排澇站建設(shè)期間閘體、閘基礎(chǔ)等施工技術(shù)較為落后，導(dǎo)致排澇站無(wú)法全面滿足該區(qū)域防洪排澇需求。為此，決定對(duì)該排澇站進(jìn)行拆除重建。排澇站的出口閘室鋼閘門安裝采用預(yù)裝拼接工藝，在拼裝定位、尺寸檢查合格后對(duì)鋼閘門進(jìn)行焊接加固，施焊原則為：由中間到四周對(duì)稱退步，焊縫為T型。除此之外，該工程要求鋼閘門焊接后首先需要對(duì)其外觀進(jìn)行檢查，外觀合格后嚴(yán)格按照NB/T35045-2014規(guī)范要求對(duì)鋼閘門焊縫進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷檢測(cè)。

2.2 鋼閘門焊縫超聲波探傷

根據(jù)NB/T35045-2014規(guī)范要求，結(jié)合上述T型焊縫常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷，該工程鋼閘門無(wú)損檢測(cè)中采用如圖1所示的超聲波探傷技術(shù)。

1）如圖1所示，在兩處探頭2位置采用直探頭在翼緣板外側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，主要用于檢測(cè)腹板與翼緣板間焊縫是否存在焊接熔和不良的缺陷;翼緣板側(cè)焊縫是否存在焊接裂紋缺陷。在對(duì)該兩處位置進(jìn)行超聲波探傷時(shí)，可選用2.5MHz的探頭頻率、2.5P10的直探頭。同時(shí)，要按照翼緣板的厚度確定探頭晶片的尺寸，在保證有效穿透的基礎(chǔ)上盡量選擇小尺寸晶片，以減小近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度。除此之外，在超聲波探傷過(guò)程中需要明確區(qū)分底波和缺陷波，以保證無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性、可靠性。

2）在探頭1位置采用斜探頭對(duì)腹板進(jìn)行1、2次波檢測(cè)，主要用于檢測(cè)腹板與翼緣板之間的焊縫是否存在焊接熔和不良（未焊透、未熔合）等質(zhì)量缺陷。需要注意的是，在采用斜探頭進(jìn)行超聲波探傷時(shí)，其頻率需要保持在2.5MHz至5.0MHz之間，并且按照腹板的厚度精準(zhǔn)選擇斜探頭的K值。表1為探頭K值的選擇參照。

除此之外，如果腹板與翼緣板焊縫存在未焊透的缺陷，單純依靠一個(gè)探頭K值只能確定缺陷的位置與探測(cè)面垂直，為確定缺陷的精準(zhǔn)位置還需要另選一個(gè)K值進(jìn)行檢測(cè)，以提升超聲波探傷對(duì)焊縫質(zhì)量缺陷的靈敏度。

3）在探頭3位置采用斜探頭進(jìn)行探傷，對(duì)于翼緣板的外側(cè)采用1次波檢測(cè)，對(duì)于翼緣板的內(nèi)側(cè)則采用2次波檢測(cè)。相對(duì)而言，對(duì)翼緣板外側(cè)進(jìn)行1次波探傷的精確度優(yōu)于內(nèi)側(cè)探傷，并且能夠發(fā)現(xiàn)翼緣板與腹板焊縫的橫向、縱向等質(zhì)量缺陷。但是應(yīng)用該超聲波探傷方法時(shí)，首先需要標(biāo)注出腹板的中心線以及焊縫的位置。

上述3種超聲波探傷方法一般不單獨(dú)使用，在該工程鋼閘門焊縫質(zhì)量檢測(cè)中將第2種及第3種探傷方式聯(lián)用，實(shí)踐結(jié)果表明聯(lián)合超聲波探傷技術(shù)下焊縫質(zhì)量缺陷檢出率較高。

2.4 超聲波探傷結(jié)果評(píng)定

超聲波探傷結(jié)果的評(píng)定需要依據(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 11345-2013）對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)。通過(guò)梳理相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前對(duì)于水利工程鋼閘門焊縫質(zhì)量的要求并非為全熔透，而是通過(guò)設(shè)計(jì)焊角高度使焊縫中心位置全熔透，以保證鋼閘門能夠滿足實(shí)際應(yīng)用需求。為此，該工程對(duì)鋼閘門焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)后，監(jiān)理單位表示其基本滿足設(shè)計(jì)要求，其質(zhì)量可按照合格處理。

3 影響超聲波探傷無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的因素及應(yīng)對(duì)措施

影響超聲波探傷無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的因素可分為人為因素及非人為因素兩大類，其中人為因素主要包括檢測(cè)人員的技能、專業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)態(tài)度及責(zé)任感等，為避免人為因素影響檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)選擇專業(yè)技能基礎(chǔ)扎實(shí)、接受過(guò)系統(tǒng)性培訓(xùn)、對(duì)材料、焊接工藝及接縫槽類型等有一定了解的檢測(cè)人員。非人為因素主要包括耦合劑材料、工作溫度及焊縫余高。對(duì)于耦合劑材料一般可選用化學(xué)漿糊，但檢測(cè)后需要及時(shí)清理，避免對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響;當(dāng)室溫與工作溫度不一致時(shí)需要在工作溫度下完成DCA曲線制作;為避免因焊縫余高造成誤判，監(jiān)測(cè)人員需要依據(jù)焊縫的外形調(diào)整探頭角度，在必要時(shí)還需要打磨焊縫。

4 結(jié) 語(yǔ)

超聲波探傷技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用前景，其具有精度高、操作簡(jiǎn)單、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)影響較小的優(yōu)勢(shì)。文章以西瀝水貝排澇站改造工程為例，簡(jiǎn)要介紹了該工程中鋼閘門焊縫質(zhì)量的超聲波探傷方法以及應(yīng)用注意事項(xiàng)，并分析了影響超聲波探傷檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)性的人為因素與非人為因素，具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)

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