在钢结构工程中超声波探伤检查的应用-论文

规划与设计

睫朝国蓑沛

2 0 1 2年 3月

在钢结构工程中超声波探伤检查的应用冯树昌(广东省建筑科学研究院) 摘意义。

要：钢结构在建筑体系中应用越来越普遍，而钢结构的焊缝检测是工程质量的关键。本文首先介绍了钢结构焊缝检查的主要方

法，然后重点介绍了超声波探伤的原理和检测方法，并对常见的焊缝缺陷进行了分析，说明了超声波探伤检测在用钢结构工程中的重要关键词：超声波探伤；钢结构；应用

随着现代建筑技术的发展，当代建筑结构中质量轻、高强度钢管混凝土结构和钢结构的使用越来越广泛。特别是在厂房建设和设备安装， 更广泛地使用钢材。钢结构的焊接，是保证钢结构施工质量的一个重要环节，焊接质量检验中使主要使用无损检测手段，以确保钢结构工程质量。

1钢结构焊缝探伤检查无损检测作为一种常规的质量检验方法有直接用肉眼检查的宏观外观检验和用射线照相探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤等多种仪器检测。肉眼宏观检测可不使用任何仪器和设备，但肉眼不能穿透工件来检查工件内部存在的缺陷，而射线照相等方法则可以通过各种各样的仪器或设备来进行检测，既可检查肉眼不能检查的工件内部缺陷，也可很大程度提高检测的准确性和可靠性。至于用什么方法来进行无损检测，这需要根据工件的具体情况和检测的目的来确定。钢结构的无损探伤就是在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，利用声、光、磁和电等特性，检测被检对象中存在的缺陷或不均匀性，确定出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，然后确定目标检测中的状态 (如合格与否，剩余寿命)的技术手段的总称。根据受检对象的工件材料、结构、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能存在的缺陷，形 状，位置和方向的类型的对象，选择适当的无损检测方法。 1 . 1检测方法钢结构无损探伤包括超声检测 ( u T )、射线检测 ( 1 i T )、磁粉检测 ( MT )、渗透检测 ( )和涡流检测 ( E T ), 5种检测方法。超声检测是目前应用最』泛的探伤方法之一。超声波具有穿透力强的特征，在传播过程中遇不同介质时会在分界面产生反射、折射、

绕射和波形转换。超声波像光波一样方向性良好，可以定向发射，像一束电简光在黑暗中寻找目标， 发现被检材料中的缺陷。超声波波长很短，超声波探伤能探测到的最小缺陷尺寸约为波长的一半。超声波探伤有反射法和穿透法两种。反射法就是根据缺陷反射回波声压的高低来评价缺陷的大小，这种方法灵敏度比较高，因而在实际钢材焊缝探伤中反射法的应用更加广泛。 进行探伤检测前，我们要了解图纸对焊接质量的技术要求。目前钢结构的验收标准是依据 GB 5 0 2 0 5— 9 5《钢结构工程施工及验收规范》来执 行的。标准规定：对于图纸要求焊缝焊接质量等级为一级时、评定等级为 I级时规范规定要求做 1 O%的超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为二级时、评定等级为Ⅱ级时规范规定要求做 2 0%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为三级时不做超声波内部缺陷检查。

波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。脉冲反射法有纵波探伤和横波探伤。脉冲反射法用纵波进行垂直探伤，用横波进行斜射探伤。在超声波仪器示波屏上，横坐标表示声波的传播时间，纵坐标表示回波信号幅度。脉冲波的传播时间与声程同一均匀介质中成正比。因此可由缺陷回波信号的出现判断缺陷是否存在；通过回波幅度来判断缺陷的当量大小；回波信号出现的位置来确定缺陷距探测面的距离，实现缺陷定位。如果材料中没有缺陷的话，超声波传播的材料另一端会发生反射，被探头捕捉后，根据波在材料中的声速与实际检测时发射波与接收回波之间所耗的时间来判断出材料的厚度。如果有缺陷同样也会有反射回波，探头会捕捉到。那么缺陷回波会比材料另一 面回波走的行程短。分设备上的反映，就能确定是否有缺陷的形成。

2 - 2超声波焊缝检测比对试验选用美国泛美公司生产的 E P O C H— L T型 A型脉冲反射式探伤仪器， 探头采用 2 . 5 P 8￣ 1 2, K值为 2 . 5。钢板厚度 2 0 mm,超声波在钢中的声速是5 9 2 0 m/ s,首先做了一个有 1 0 0 u m厚防腐涂层的焊缝检测和没有防腐涂

层的焊缝检测的比对试验，根据所测的缺陷检出率知道

有涂层的焊缝检测率比没有涂层的焊缝检测率低 1 7 D b。因此为了研究涂层厚度对检测率的影响，选取了涂层厚度分别为 0 u m、 5 0 u m、 1 0 0 u m、 1 5 0 u m、 2 0 0 u m的

焊缝进行检测，得到如下涂层厚度对检验灵敏度 (缺陷检出率)影响的特性曲线。

从曲线中可以看出，涂层厚度越厚，探测检出率越低，及发现缺陷的能力越低。

3常见缺陷种类及预防措施焊缝检测出的缺陷根据不同的特性分为裂纹、夹渣、气孔、未熔合以及未焊透五种类型。3 . 1裂纹

1 - 2决定焊缝质量的因素焊缝内部缺陷、焊缝外观表面缺陷以及焊缝尺寸是决定焊缝质量的二个主要因素，也就是说，焊缝质量等级评定具有两重含义，一方面是针

对焊缝内部的缺陷进行检验，二方面是针对焊缝外观表面缺陷进行检验。但目前，工程师大多数情况只进行笼统的评定，如“焊缝质量等级为级”,此时真正的含义是“焊缝内部缺陷按二级检验，表面缺陷也按二级检验”。对于吊车梁等需要进行疲劳验算的构件，虽然其中某些部位的角焊缝 (三级焊缝),不进行内部缺陷的超声波探伤，但其外观表面质量等级要求较高，就不能笼统地 角焊缝都是三级焊缝”。…

在焊缝的热影响区内，出现有局部破裂的缝隙，称之为裂纹，通常是在焊接过程中或者焊接完成之后出现。裂纹的回波一般波幅较宽，高度大，并且有多个波峰。当探伤仪探头转动时，会出现波峰上下浮动；而探头平行移动时，反射波会连续变化，波幅变动较大。防止措施：焊前预热， 焊后缓慢冷却，使热影响区的奥氏体分解能在足够的温度区间内进行， 避免淬硬组织的产生，同时有减少焊接应力的作用；焊接后及时进行低温退火、去氢处理，消除焊接时产生的应力，并使氢及时扩散到外界去； 选用低氢型焊条和碱性焊剂或奥氏体不锈钢焊条、焊丝等，焊材按规定烘干，并严格清理坡口；加强焊接时的保护和被焊处表面的清理，避免氢的侵入。

3 . 2夹渣在焊接完成之后，焊缝金属内会有少量非金属夹杂物或者熔渣残留，夹渣一般呈条状和点状，表面不规则。点状夹渣的回波信号呈单缝， 高度较低，但有方向性，探

头从不同方向探测时，反射波形高度不同。条状夹渣的回波信号多呈锯齿状，波形较宽且出现多个波峰，探头横向移动时，各个波峰的高度随之发生变化。探头探测时，回波信号对应深度略

2超声波探伤在钢结构中的应用2 . 1超声波探伤原理超声波探伤是通过超声波在材料中传播遇到介质会发生反射与折射原来来设计的，使用材料和他们的缺陷的声学性能差异对超声波传播

28

2 0 1 2年 3月

建何囡麓晦

规划与设计

探讨城市建设中园林设计的重要性刘晖李茜(江西赣林苑景观规划设计有限公司) 摘要：本文经作者多年经验，对城市建设中园林设计重要性进行简要阐述；城市是人类文明发展的重要标志，是人类高效利用资源，创造物质文明和精神文明的区域，也是先进生产力最集中的地方。本文试述如何将园林艺术及环境艺术融入城市建设。 关键词：园林；城市；艺术；环境；设计

l园林城市的特点在城市建设中各种评比名目繁多，五花八门，从各自不同的角度提出要求，定下指标，调动各城市的积极性。对城市水平的提高，起到了促进作用。园林城市具备以下特点：在城市建设中各种评比名目繁多，五花八门，从各自不同的角度提出要求，定下指标，调动各城市的积极性。对城市水平的提高，起到了促进作用。园林城市具备以下特点： ( 1 )科学规划设计，构成布局合理，均衡的绿地系统； ( 2 )突出生态效益，提高生态环境质量，创造良好生态系统： ( 3 )实施自然与艺术的融合，提高景观环境质量，是城市历史文化的载体； ( 4 )以植物创造景观，多种植物科学配置，互生共存，促进生物的多样化； ( 5 )以人为本，天人合一，崇尚自然，返璞归真，创造舒适、安全、健康、方便的生活环境，得民心、顺民意； ( 6 )高起点规划，高标准建设，高效能管理，政府组织、群众参与，是项社会系统工程； ( 7 )提升城市形象，增强城市竞争力，是可持续发展的战略工程； ( 8 )以保护为主，全面保护自然环境、地形地貌、文物古迹、人为景观，延续和发展城市文脉，增加时代特色。一

沿海城市特有的风韵；而徜佯在白桦掩映的林阴道上，便会使人感受到北

方城市的风格。这种突出地理特征、凸现城市风貌、因地制宜而又经济实惠的绿化理念，应该成为城市园林绿化建设的主导法则。

2 . 2绿地生态效益重视不够，绿化体系亟待完善城镇绿化中引进一些适宜的树种是非常必要的，但相比之下使用乡土树种更为可靠、廉价和安全，因此这两者都应改受到重视。北方城镇受自然环境的影响，常绿树种资源有限，在冬季缺少绿色。因此许多城镇都非常注意常绿树种的引进。当然，从丰富景观的角度来说，这是理所应当的。但是有些常绿树种引种进来后，许多都处于濒死边缘，不要说发挥生态效益，仅仅是维持生命。相反，一些具有鲜明地方特色的落叶阔叶树 种，不仅能够在夏季旺盛生长而发挥降温增湿、净化空气等生态效益，而且在冬季落叶阔叶增加光照，起到增温作用。目前许多城市在绿化建设中，热衷于引进外国植物及新品种，忽视乡土树种，尤其是建群种的应用。在植物景观设计和生态环境建设中，不重视植物的生物学和生态学特征，片面追求视觉效果和美化效果，导致城市森林景观单调，缺乏自然特性，生态效益低下，不能充分发挥单位面积上应有的森林生态效益。从全国城镇绿化的现状来看，除了城镇森林公园、城郊片林等原生绿地体现了多树种、多层次的乔灌草结合的复层结构以外，在其余的大部分的绿化模式中，品种单一，抗逆性差，甚至是仅为造景而造景的现象非常普遍，这类设计忽视了植物本身的生物学、生态学特性，于城市森林绿地建设自然化、生态化的趋势背道而驰。

2我国城市园林现状2 . 1城市绿地结构趋向单一。缺乏生态学指导在城市园林绿地建设中，为了获得整齐划一的人工美，从空间结构上缺乏群落的分层，往往是单纯的草本，灌木或乔木相互孤立的种植，而生态稳定性最强的乔灌草结构则较少见。尤其是在近年来全国大中城市兴起的草坪热，更是将这种单一性倾向推向了顶峰。另外，从生态学的角度而言，不同地域、不同气候、不同水土的城市，都有最适合于本地生长的植物群落。将这些植物群落根据不同的需要选择运用到城市园林绿化的过程中，就可以自然地体现出城市

绿色景观的地域特征，从而产生可识别性和特色性。如穿行于椰林夹道的城市街道，就会使人体验到南方止

2 _ 3缺乏文化品味，难觅历史文脉如同建筑不是建筑材料的堆砌而是建筑思想的体现，城市不是建筑的胡乱拼凑而是城市建设思想的物化一样，城市园林绿化也决非简单的植树、栽花、培草，也并非仅仅是从生态法则角度来种植好花草树木，而是一种源于自然而高于自然的有着丰富文化内涵的植树栽花培草活动。 因此，城市园林绿化是保持和塑造城市风情、文脉和特色的重要方面，应在以自然生态条件和地带性植被为基础的同时，将民俗风情、传统文化、 宗教、历史文物等融合在园林绿化建设之中，烘托出城市环境的文化氛

小于母材壁厚，波幅不高。防止措施：正确选用焊接电流，焊接件的坡口 角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除焊渣； 并合理选择运条角度、焊接速度等。

用坡口和电流、坡口清理干净、正确操作防止焊偏。

3 . 5未焊透焊接的接头处出现焊缝中心线上的部分金属不能完全荣头的现象也出造成焊缝缺陷。当探头平行移动时，回波信号的波形比较稳定。从焊 缝两侧进行探伤得到的反射波波幅大致相同。其产生原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运条速度过快，坡口角度小，运条角度不

3 - 3气子 L焊接熔池在焊接过程中由于温度高而吸收了过量的冶金反应产生 的气体，而没有在冷却凝固之前排除，所形成的球形或椭圆形的气孔孔洞。单个的气孔回波波形比较稳定，波峰低。密集气孔的回波信号呈一簇反射波，气孔的大小不同波形高度也不同，探头顶点转动时波形会出现

连续波动。防止这类缺陷产生的具体措施：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后方能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。 3 . 4未熔合填充的金属和母材之间没有熔合在一起也是一种焊缝缺陷，当从两侧进行探测时反射波幅不一样，有时候只能从其中一侧进行探测，探头平行移动

时，探测出的反射波波形稳定。其产生的原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。防止措施：正确选

对以及电弧偏吹等。防止措施：合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。 总而言之，超声波探伤检测应用到用钢结构中的焊缝探伤，缺陷检出率高，是一种高效可行的技术，值得应用和推广参考文献f l 1蒋舟.超声波探伤在建筑钢结构焊缝检测中的应用【 J】 .中华居民， 2 0 1 1 ( 9 ) 『 2]刘晔，张平小口径不等壁厚管子对接焊缝超声波探伤试验叫.无损探伤， 2 0 0 2, 2 4( 8 ) .

f 3 1陈顺泉，文永忠.钢结构焊接检验中的几个问题『 J] .无损探伤， 2 0 0 5, 2 9 ( 3 ) l 4 1蒋承君，巨西民，毛学莲 .钢管对接焊缝超声波检测中缺陷的定性『 J] .内蒙占石油化工， 2 01 0, 3 6( 2 1 ) .

29

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ad4j.html