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钢管混凝土结构中钢管焊缝的超声波检测共10页
钢管混凝土结构中钢管焊缝的超声波检测
要练说,得练听。
听是说的前提,听得准确,才有条件正确模仿,才能不断地掌握高一级水平的语言。
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平时我还通过各种趣味活动,培养幼儿边听边记,边听边想,边听边说的能力,如听词对词,听词句说意思,听句子辩正误,听故事讲述故事,听谜语猜谜底,听智力故事,动脑筋,出主意,听儿歌上句,接儿歌下句等,这样幼儿学得生动活泼,轻松愉快,既训练了听的能力,强化了记忆,又发展了思维,为说打下了基础。
第25卷第5期
2019年5月
无损检测
NDT
Vo1.25No.5
Mav2019
钢管混凝土结构中钢管焊缝
的超声波检测,
李宁,李利群
(南京工业大学,南京210009)
IⅡ瓜As0INICINsPE(肌oNoFT腿WELDsoFT腿SIEEL,I-I删Es
..
INCONCRETESTRUCFURF_S
LINing,LILi_q岫
(NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China)
中图分类号:
1’Gll5.28文献标识码:
B文章编号:
1000-6656(2019)05-0269-03
近年来建筑业发展迅猛,钢结构在建筑工程中
应用越来越广泛,钢结构中的焊缝探伤也日益受到
人们重视.焊缝探伤方法有多种,如超声,射线及表
面探伤等.其中超声探伤具有准确率高,操作方便
和适用范围广等特点,已成为焊缝无损检测的重要
手段之一.我国现行的《钢结构工程施工及验收规
范》要求对钢结构工程中的焊缝进行超声探伤,作为
工程验收的依据之一.
超声探伤方法简单,但技术要求高,在工程中应
用不当,易造成缺陷的漏判或错判.为此,笔者通过
一
工程实例,探讨焊缝超声检测技术在实际工程中
的应用.
1工程概况
某业务综合楼建筑面积约8万m,共41层(含
地下室三层),主体为框架一筒体结梅,其中框架柱采
用钢管混凝土.钢管直径为1200mm,管内灌注
C60混凝土,十层以下钢管壁厚为25mm,十层以上
为20mm.钢管预先在工厂采用钢板卷制和焊接而
成,加工后运至工程现场安装就位并焊接,然后在钢
管内浇注混凝土.一根钢管柱长3.8~4.5m,工厂
制作钢管的焊接工艺如图1所示,大部分钢管有两
道纵向焊缝和一道环向焊缝,钢管的材质为
Q345B,焊接坡口形式为X型,坡口角度55.,根部
间隙约4~6mm,上下对接,双面施焊,采用结507
收稿日期:
2019-01—22
图1
口
lO
图2
型碱性焊条,所有焊缝内侧均采用手工电弧焊,外侧
采用埋弧自动焊.钢管运至现场就位后,采用单面
施焊,坡口形式为单V形,无钝边,坡口角度35.,钢
管内侧施焊部位焊有衬板,衬板厚度为4mm,根部
间隙8~10mm,焊接方法为手工电弧焊,焊接工艺
如图2所示..
2钢管焊缝超声探伤原理及方法
超声探伤基本原理是探头发射超声波到被检工
件内,根据超声波的传播时间和反射波的幅度来判
断工件中缺陷位置和大小.该工程采用CTS-23型
和CTS-26型金属超声波探伤仪,探伤依据《钢结构
工程施工及验收规范》和GB1l345—1989《钢焊缝
手工超声波探伤方法和探伤结果分级》等标准,焊缝
李宁等:
钢管混凝土结构中钢管焊缝的超声速
检验等级为B级,评定等级为Ⅱ级.钢管制作中焊
缝探伤比例为100,现场安装的对接焊缝探伤比
例为焊缝长度的20.
根据标准,采用斜探头对焊缝的单面双侧进行
检验,必要时作横向缺陷检测.超声探伤一般在施
焊24h经外观检查合格后进行,按照标准,探头K
值一般选用2.O~3.0,为避免在近场区探伤,提高
定位定量精度,工程选用K3探头;由于焊缝大部分
采用手工电弧焊,焊条为结507碱性焊条,焊接力学
性能好,但易产生气孔和夹渣等缺陷[1],焊接母材是
Q345B,晶粒细,衰减小,采用5.0MHz频率有利于
提高缺陷分辨力和探伤灵敏度;采用CSK-IA型
标准试块及RB-1型参考试块;耦合剂采用便于清
洗的化学纤维素;探伤前,焊接表面需清除飞溅物,
焊瘤,氧化皮和锈蚀,并用砂皮打磨处理,焊缝两侧
的修整宽度180mm,表面粗糙度R≯6.3nm探
伤的扫描速度按深度2:
1调节,检测灵敏度为
~3mmX4Omm一16dB,耦合补偿4dB,并依此作出
探伤距离一波幅曲线.
3焊缝缺陷的判定技术
试件缺陷主要根据反射波的情况来判定.缺陷
定位根据示波屏上缺陷波的水平刻度值与扫描速度
来确定.GB11345标准没有对非平行表面工件的
缺陷定位作说明,工程中钢管的曲率半径为
600mm,当横波探头探测环缝时,缺陷定位与平行
表面的缺陷定位相同;探测纵缝时,缺陷定位与平行
表面的缺陷有差别,应进行曲率修正.
3.1曲率半径对缺陷定位的影响及修正
根据超声探伤原理,对曲率半径为R的工件,
若仪器显示的缺陷深度为d/2(为显示屏的读
数),实际的缺陷深度为H,可以推导出下列公式[2]
H—R/()’+(R一萼)’
(1)
当K=3,R_--600mm时,d与H的对应关系如
表1所示.
可以看出,缺陷的实际深度H比探伤仪显示的
表lTI1rI1
d/2Hd/2Hd/2d/2H
55141322183O23
881614242O3224
1O918162621
12112O172822
深度d/2要小,并且两者的差值随d/2值的增大而
增大.若直接以d/2定位,将会导致定位错误,造
成缺陷的漏检和误判,影响探伤的准确性和可靠性.
因此,实际检测时,应根据表1或式
(1),求出实际的
缺陷深度.当板厚a一20mm时,≥48mm或板厚
a----24mm时,d≥64mm时应按二次波检验法确定
缺陷的深度.
3.2缺陷的现场判定
现场检测以一根钢管为一工件,每一条焊缝为
一
检测单元按比例抽检.缺陷回波超过判废线时,
可直接判定该焊缝不合格,并要求返修,复检合格后
方可使用;对缺陷回波未超过判废线但超过评定线
.
的焊缝,应对缺陷进行测长,若缺陷长度超标,则判
该焊缝不合格,进行返修;对不超标的缺陷,除非确
定为危害性缺陷(如裂纹,未焊透等),不需返修,只
作相应的记录.
该工程钢管于2019年11月开始制作,施工初
期现场气温低,施工条件差,在钢管焊缝中气孔和夹
渣等缺陷较多[引.随着施工管理加强,施工条件逐
步改善,焊缝的缺陷率也逐渐下降.工厂加工的钢
管焊缝的主要缺陷形式为密集气孔和夹渣等,现场
安装对接焊缝的主要缺陷形式为气孔,夹渣和根部
未焊透等,缺陷深度一般为1O~15mm.深度显示
在板底附近,主要是由于板底焊缝咬边,焊瘤和焊缝
上下错位等原因造成的,一般经处理后便不再有
回波.
4提高伪缺陷波判别准确性的方法
在该工程钢管焊缝超声探伤中,因为钢管焊接
的工艺特点,示波屏上常常除始波和缺陷波外,还会
出现一些由其它原因引起的伪缺陷回波,这些伪缺
陷波干扰了对缺陷波的正确判别.以下就工程中出
现的六种伪缺陷波的成因和鉴别方法进行归纳.
4.1耦合剂反射波
理论上要求耦合层厚度为半波长的整数倍.耦
合剂稠度太大,流动性不好;耦合层厚度太厚,容易
堆积在探头前部,从压电晶片发射的纵波有一部分
转换成表面波,造成反射信号,影响判别.在这种情
况下,探头固定不动,用手轻轻抹掉探头前部的耦合
剂,该波即会消失.
4.2焊缝表面焊痕反射波
这种反射波在钢管现场对接焊缝中出现较多,
由于钢管长度偏差,加之多层结构的累积误差,使部
李宁等:
钢管混凝土结构中钢管焊缝的超声波检测
分钢管柱对接时的焊缝宽度过大,多道施焊使焊缝
表面形成一道道焊痕(图3).当超声波扫查到焊痕
时,会引起焊痕反射,该反射波信号不强烈,迟钝,一
般出现在一二次底波稍偏后位置.识别方法是将探
头固定不动,用手沾耦合剂轻轻拍打焊痕处,该波则
出现轻轻跳动.
图3
4.3焊缝上下错位引起的反射波
这种反射波主要出现在钢管现场对接焊缝检测
中,是由于钢管上下对接时轴线偏差引起的.图4
所示焊缝上下焊偏,在A侧探伤时,焊角反射波像
焊缝里的缺陷,如果将探头移到另一侧(B侧)同位
置处探伤,在一次波前没有反射波,或测得的反射波
的水平距离在母材上,说明该波是由于焊缝上下错
位引起的.
图4
4.4单面衬板引起的反射波
钢管在现场对接时,因焊接工艺要求钢管单面
施焊,内有衬板,当超声波扫查到衬板边缘时,会引
起边缘反射,该反射信号比较强烈,一般出现在焊角
回波稍偏后位置,且回波高度比焊角回波高(图5),
可据此判定该波是否是缺陷回波.
4.5焊缝余高或咬边形成的非缺陷波一
当焊缝过高或咬边,很容易形成边角反射,影响
判别.判别方法是①精确计算声程距离,根据显示
TL
图5
屏显示的数据确定缺陷的深度或水平位置来判别是
否为缺陷波.②用手沾耦合剂轻轻拍打焊缝两侧,
如反射波信号出现跳动,则说明该反射波是因焊缝
余高而造成的边角反射,并非缺陷波.③利用手动
电磨对焊缝余高或疤痕进行打磨后再进行检测,若
此时反射波消失,则该反射波是非缺陷波.
4.6”山”形波
钢管在工厂制作中,焊缝外侧采用埋弧自动焊.
探头发射出的横波波束在焊角边缘处产生波型转
换,转换成纵波和横波两列波.这两列波在钢中的
传播速度不同,被探头接收到的时间不同而产生时
间差,在显示屏上出现两列反射波,这两列反射波总
是滞后于焊角底波,与焊角底波一起形成”山”形(图
6).通过测量探头的水平距离可确定该波是否为非
缺陷波.
T
图6
5结论
该工程实践表明,超声探伤是钢管混凝土结构
中钢管焊缝无损检测的有效手段之一.钢管的曲率
半径对缺陷定位判别有一定影响,当对钢管纵向焊
缝进行检测时,应进行曲率修正,以提高缺陷定位判
别的准确性.探伤前应充分了解工件焊接工艺和焊
接方式,根据具体的焊缝工件结构,表面状况,焊接
现场等情况对检测结果进行认真分析,确定是缺陷
还是伪缺陷,减少误判.
参考文献:
[1]胡天明.超声探伤rM].武汉:
武汉测绘科技大学出版
社,1994.
[2]超声探伤编写组.超声波探伤[M].北京:
劳动人事出
版社,1989.
[3]尚庆祥,唐宏伟.高层钢结构现场安装焊缝的超声波探
伤[J3.施工技术,2019,6(6):
23—24.
?
271?
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