箱型桿件對接焊縫超聲波檢測

　沈明強 喻 強
　?。ㄉ虾氁惫こ碳夹g(shù)有限公司,上海 200941）
　　摘要：某鋼結(jié)構(gòu)工程中主要的現(xiàn)場焊接工程內(nèi)容是箱型桿件的對接焊縫焊接，其焊接工藝、焊接過程決定了容易出現(xiàn)的缺陷類型。分析和整理現(xiàn)場焊接的焊縫手工超聲波探傷方法，并分析缺陷波與實際中的偽缺陷的區(qū)分辦法，能有效避免檢測過程中的誤判。
　　關(guān)鍵詞：超聲波檢測；箱型桿件；對接焊縫；鋼結(jié)構(gòu)

　　某鋼結(jié)構(gòu)工程采用的是鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼形式設(shè)計，該結(jié)構(gòu)具有堅實耐用、可塑性強、造型新穎別致的特點。此工程大約由1680個形狀各異的中央連接節(jié)點和6120根箱型桿件現(xiàn)場焊接而成，由于都是現(xiàn)場吊裝焊接，所以其焊接條件環(huán)境以及構(gòu)件本身的幾何條件對焊接質(zhì)量提出了很高的要求，保證焊縫質(zhì)量顯得尤為重要，具體結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示：
　　1 現(xiàn)場焊接條件及焊接缺陷
　　該鋼結(jié)構(gòu)工程采用一個中心節(jié)點分支出多個封閉接頭與對應(yīng)的箱型桿件對接而成（如圖3所示），為了保證焊縫部位的兩邊母材在施焊后完全熔合，焊接前對預(yù)制的箱型桿件采取開坡口處理，并在箱型桿件內(nèi)側(cè)都預(yù)先點焊好4mm的襯板（如圖4、圖5所示），現(xiàn)場焊接主要是采用CO2氣體保護焊。此種焊接方法受環(huán)境影響因素較大，易造成氣孔及未熔合等缺陷，箱型桿件端部轉(zhuǎn)角處存在焊接死角，且由于桿件在窄面存在焊接行程距離太短易形成缺陷；在實際檢測當(dāng)中發(fā)現(xiàn)箱型桿件襯板與箱型桿件內(nèi)壁間隙過大易造成實際焊接當(dāng)中的焊縫根部缺陷。通過現(xiàn)場實際檢測，發(fā)現(xiàn)焊接常檢測出的缺陷有密集性氣孔、不規(guī)則狀夾渣、根部的未焊透和裂紋等缺陷。

　　2 檢測技術(shù)條件及檢測方法
　　根據(jù)GB 50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》要求確定鋼結(jié)構(gòu)探傷檢測采用GB/T11345-1989《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》及JG/T203-2007《鋼結(jié)構(gòu)超聲波探傷及質(zhì)量分級法》，確定焊縫的超聲波檢測方法評定等級、驗收等級和探傷比例分別為B類II級100%檢測。
　　2.1 耦合劑和試塊的選擇
　　檢測中采用化學(xué)漿糊（CMC）作為耦合劑，儀器、探頭和系統(tǒng)的組合性能調(diào)試選用CSK-IB試塊，檢測中的距離-波幅曲線采用對比試塊RB-1、RB-2或RB-3試塊調(diào)節(jié)。
　　2.2 探傷儀、探頭的組合性能選擇
　　超聲波探傷時選用A 型顯示脈沖發(fā)射式超聲波探傷儀TS-2028C，儀器工作頻率、精度、線性和水平垂直線性滿足GB/T11345-1989及JG/T203-2007標(biāo)準(zhǔn)要求。探頭符合
　　GB/T11345-1989及JG/T203-2007標(biāo)準(zhǔn)的探頭要求。因現(xiàn)場焊接件桿件的厚度有6～80mm不等厚，根據(jù)以下表格在實際檢測中選中探頭.

　　2.3 探傷儀器校準(zhǔn)
　　選用CSK-IB試塊調(diào)整儀器的和探頭，確定探頭零點與實際K值，調(diào)節(jié)水平線性為1：1調(diào)節(jié)。儀器采用TS-2028C，根據(jù)最大厚度不同確定使用RB-1、RB-2或RB-3對比試塊制作距離-波幅曲線。為了方便檢測在同時選用了RB-1和RB-3確保了厚板與薄板檢測要求，同時避免了重復(fù)更換探頭，提高了檢測效率。
　　2.4 檢測方法
　　箱型桿件對接接頭在實際當(dāng)中的檢測區(qū)域的條件限制，打磨條件不好，由于強力組對等工序的原因，造成掃查面有凹坑，不易耦合。對于表面狀態(tài)達不到要求的要進行修磨。桿件連接時在幾何結(jié)構(gòu)上存在探傷作業(yè)面的狹小情況，故選用探頭時選擇探頭連接線為水平的，以保證探頭的作業(yè)。實際檢測當(dāng)中根據(jù)以往經(jīng)驗，采用了初探、精探和復(fù)探三遍檢測方式。
　　2.4.1 初探
　　根據(jù)現(xiàn)場條件及板厚按表1要求選擇探頭，并且在調(diào)好的距離-波幅曲線靈敏度且增加了表面補償3～4dB的基礎(chǔ)上再提高4~6dB，確保檢測區(qū)域內(nèi)的評定線位于示波屏滿刻度的20%波高，用鋸齒型、斜平行和平行掃查法，斜探頭快速掃查整條焊縫，密切注視示波屏上的回波信號，發(fā)現(xiàn)有疑似缺陷波在相應(yīng)部位做好標(biāo)記，為下一步缺陷判定做好準(zhǔn)備。
　　2.4.2 精探
　　掃查方式同上，速度較初探慢點。并對初探檢測出來的疑似缺陷波標(biāo)記位置進行仔細檢測，確定是否為缺陷波。如是缺陷波，找出缺陷的最高回波并對其做好定位、定長，并做好記錄，以便返修。在精探試采用前后、左右、轉(zhuǎn)角等移動探頭的方式，對已發(fā)現(xiàn)的缺陷進行精確定值。實施步驟如下：
　?。?）找到目標(biāo)缺陷最大回波并確定回波所在區(qū)域，把初探時提高的dB值降低到正確的檢測靈敏度，再對回波進行定區(qū)，判斷回波在距離-波幅曲線上I,II,III哪個區(qū)，原則上I區(qū)以下的缺陷回波不作記錄和評定（如果懷疑為裂紋等危害性缺陷的特征回波，采取換用不同K值得探頭，觀察動態(tài)波形等措施做進一步分析檢測）。當(dāng)回波在II,III區(qū)時進行步驟（2）和（3）。
　?。?）對目標(biāo)缺陷定位和排除為偽缺陷，根據(jù)最高回波在示波屏上對應(yīng)的水平和垂直距離確定目標(biāo)的缺陷的實際位置，判斷其在檢測區(qū)域（焊縫及熱影響區(qū)）之外或之內(nèi)；若在之外，基本判斷為偽缺陷，在之內(nèi)的初步判斷為缺陷，應(yīng)根據(jù)其垂直距離并利用K值判斷回波的對應(yīng)實際深度和水平距離。
　?。?）缺陷定長和記錄，當(dāng)缺陷反射波只有一個高點，位于II區(qū)或II區(qū)以上，采用半波法（6dB法）進行測長。多個缺陷反射回波有多個高點時，應(yīng)分別找到左右兩端的最高回波，再用端點半波法（6dB法）測長。當(dāng)反射波波峰位于I區(qū)認為有必要定量記錄時，將探頭左右移動使波幅分別降到評定線處為端點，此兩端點之間的距離即為缺陷的指示長度。詳細記錄以上所訴的回波信息，在需要返修的焊縫做上標(biāo)記。
　　2.4.3 復(fù)探
　　復(fù)探時使用不同角度的探頭在已檢測焊縫兩側(cè)使用相同的檢測方法快速掃查。
　　3 回波分析與非缺陷回波的判別
　　3.1 缺陷與回波分析
　　在現(xiàn)場對超聲波檢測出有缺陷的焊縫，進行碳弧氣刨，直觀檢測確認時，發(fā)現(xiàn)各缺陷對應(yīng)的缺陷波主要特征如下：
　　（1）點狀缺陷（氣孔）主要特征是超聲波檢測時，在不同方向探測，缺陷回波無明顯變化，氣孔的回波高度低，波形較穩(wěn)定，從各個方向探測反射波高大致相同，但稍移動探頭就消失。而金屬夾渣或非金屬夾渣的反射波要低一些，波形寬，呈齒形；密集性氣孔為一簇反射波，其波高隨氣孔的大小而不同，當(dāng)探頭作定點轉(zhuǎn)動時，會出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。（靜態(tài)波形參照示意圖如圖6）

　　（2）裂紋 主要特征是超聲波檢測時裂紋回波較高，波幅寬，會出現(xiàn)多個波峰。探頭平移時，反射波連續(xù)，波幅有變動；探頭轉(zhuǎn)動時，波峰有上下錯動現(xiàn)象。另外，裂紋也易出現(xiàn)在焊縫熱影響區(qū)，而且裂紋多垂直于焊縫，探測時應(yīng)在平行于焊縫方向掃查。此時如有缺陷，超聲波能直射至裂紋，便于發(fā)現(xiàn)。（靜態(tài)波形參照示意圖如圖7）

　　（3）未焊透 這種由于焊縫金屬沒有填充到接頭根部而形成的。分布在焊縫根部，兩端較鈍，有一定長度，屬于面狀缺陷。超聲波檢測時主要特征是當(dāng)探頭平移時，未焊透反射波波形穩(wěn)定；從焊縫兩側(cè)探測，均能得到大致相同的反射波幅。（靜態(tài)波形參照示意圖如圖8）。

　　（4）未熔合 其形成原因是在熔接時，焊道與母材之間或焊道與焊道之間未完全熔化結(jié)合的焊縫位置。主要特征是當(dāng)超聲波檢測時，超聲波垂直入射到其表面時，回波高度大。探頭移動時，波形較穩(wěn)定；兩側(cè)探測時，反射波幅不同，有時只能從一側(cè)探測到。（靜態(tài)波形參照示意圖如圖9）

　　3.2 偽缺陷波的判別
　　由于檢測的箱型桿件內(nèi)部都有4mm的襯板，根部反射較為復(fù)雜，使用二次波檢測時會同時出現(xiàn)多種干擾回波，較難辨別，故主要采用直射法進行評判，二次波回波為參考，且對可疑缺陷回波采用多角度探頭復(fù)核。并且對于薄板焊縫檢測時盡量采用大K值以減少盲區(qū)。
　　3.2.1 焊縫上下錯邊引起的反射波
　　在現(xiàn)場安裝吊裝時，發(fā)現(xiàn)箱型桿件與封閉接頭對接時存在不平整，有上下錯位現(xiàn)象。在焊縫較低一側(cè)檢測時，焊角反射回波很像焊縫內(nèi)部的缺陷，回波水平位置一般在焊縫中間，當(dāng)探頭移動到另一側(cè)時，一次波前沒有反射回波。
　　3.2.2 超聲波在耦合劑表面形成的干擾波
　　檢測時發(fā)現(xiàn)，由于焊縫表面有溝槽，且由于探測面的不平整造成了超聲波在構(gòu)件表面的傳播，遇到了焊縫的一些溝槽被反射回來并被接收?；夭ǔ３霈F(xiàn)在一次波前，易造成誤判。干擾回波的水平位置靠近始波，有的與始波部分聯(lián)合在一起，但是其波形較為穩(wěn)定。此時用手沾上耦合劑在焊縫表面溝槽處拍打，會發(fā)現(xiàn)波峰上下跳動，判斷為干擾波。
　　4 結(jié) 語
　　該工程中箱型桿件現(xiàn)場吊裝過程中拼裝難度較大，且涉及到全方位焊接，容易產(chǎn)生不同類型的缺陷，如何對焊接質(zhì)量的過程進行控制，保證整個焊接工程的焊縫質(zhì)量非常重要。通過科學(xué)編制箱型桿件檢測工藝，并總結(jié)分析出相關(guān)可能出現(xiàn)的缺陷及回波顯示情況，方便了現(xiàn)場檢測人員對檢測結(jié)果的評定，有效的提高了檢測效率及準(zhǔn)確率，及時準(zhǔn)確的將一些焊接質(zhì)量問題反饋給施工方，確保了工程的進度及安全質(zhì)量要求。
　　參考文獻
　　[1] 張文科：《超聲波探傷中缺陷波和偽缺陷波的判別》[J]，《無損檢測》編輯部，2005年第1期
　　[2] 李海娥：《建筑鋼結(jié)構(gòu)梁、柱焊縫的手工超聲波探傷》[J]，《無損檢測》編輯部，2008年第10期
　　[3] GB/T11345-1989《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》[S].
　　[4] JG/T203-2007《鋼結(jié)構(gòu)超聲波探傷及質(zhì)量分級法》[S]
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