钢结构工程中钢梁对接焊缝超

钢结构

第24卷第12期2002年12月

无损检测NDT

Vol.24　No.12Dec.　2002

实践经验

　钢结构工程中钢梁对接焊缝超声波探伤

郑爱洋,徐永乐,魏　东

(大连市建筑科学研究设计院,大连　116021)

ULTRASONICINSPECTIONOFTHEBUTTWELDEDSEAMSINGIRDERSTEEL

ZHENGAi2yang,XUYong2le,WEIDong

(DalianInstituteofArchitecturalScientificResearch&Design,Dalian116021,China)

中图分类号:TG115.28　　　文献标识码:B　　　文章编号:100026656(2002)1220546202　　

钢结构工程中钢梁是主要承力构件之一,由钢板焊接而成,除要求钢板材质满足设计要求外,钢板对接焊缝的焊接质量必须达到设计规定的标准。对接焊缝焊接工艺复杂,易出现未焊透、夹杂物、气孔、热裂纹和冷裂纹等缺陷,尤其是与焊缝连接的母材边缘坡口的微观缺陷,如弥散状夹杂物和晶间组织不均匀等,这些微观缺陷在焊接热的作用下会产生膨胀,导致焊缝和母材连接处产生较强的热应力,当该应力高至材料本身不能承受时,钢板和焊缝就产生宏观裂纹或延迟裂纹。历史上曾因此而发生过重大事故,所以对钢结构工程中的钢梁进行无损检测是确保工程质量和使用安全的重要环节之一。

寸,根据国外标准制作对比试块来满足探伤要求。

2　仪器、探头和试块

选用A型脉冲反射式超声波探伤仪,要求仪器性能指标符合ZBY84标准规定。考虑到厚度只有6mm的钢板超声波探伤,探头近场区对反射波的影响强烈,因此还要求仪器具有抑制近场区杂波的能力。探伤中采用单斜探头直接接触法,探头晶片尺寸为8mm×12mm～9mm×9mm,频率为2.5～510MHz,K=2.5～3.0,仪器探头组合灵敏度为35～40dB。

根据钢梁上下盖板及腹板的不同厚度,制作一套厚度不同的对比试块,与CSK2ⅠA,CSK2ⅢA标准试块配合使用。制作中要求对比试块材质与被探工件相同,表面不加工,试块内部无缺陷,焊接工艺、焊缝以及母材晶粒度与被检钢梁一致。对比试块参数见表1,尺寸见图1。

1　检测依据

钢梁对接焊缝超声波探伤没有现行国家标准,因此借用JB4730—1994标准,该标准只适用于焊接板厚为8～120mm的母材,而钢梁对接处板厚多为6mm,因此6mm厚钢板对接焊缝超声波探伤无标准可依。工作中曾尝试用此标准对板厚为6～10mm对接焊缝进行超声检测,结果不能令人满意。美国ASME和日本JISZ3060标准对6mm厚钢板对接焊缝超声波探伤工艺规定用距离2波幅曲线进行缺陷定量。据此使用现有的超声波探伤设备和试块对钢梁6mm厚钢板对接焊缝进行探伤,发现由于6mm钢板声程短,现有斜探头晶片大,易形成多次反射,焊缝余高反射波干扰严重而使波形难于辨认,缺陷定量困难。在此通过改变探头晶片尺

3　制作距离2波幅曲线

为使钢梁对接焊缝超声波探伤缺陷定量有个统

图1　对比试块尺寸图

收稿日期:2002210214

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钢结构

郑爱洋等:钢结构工程中钢梁对接焊缝超声波探伤

表1　对比试块参数

板厚T

6810

mm

长×宽

200×30200×30200×30

孔径<1×6<1×6<1×6

孔深

345

离2波幅曲线即为定量线,它适用于6～10mm厚钢

板对接焊缝超声波探伤。该曲线所用灵敏度可根据JB4730—1994标准中规定的灵敏度选取。

4　实际探伤

在钢结构生产过程中,对板厚6～10mm对接焊缝采用上述实用距离2波幅曲线时缺陷检出灵敏度高,尤其是6mm对接板焊缝,由于钢板薄,焊缝宽度非常小,实际探伤中底波与缺陷波间距窄,因此比较难分辨,用上述对比试块分别制作出6,8和10mm曲线,再校准仪器,探伤中都能较真实地反映出缺陷当量(图4)

。

一标准,探伤前先用对比试块制作距离2波幅曲线。

首先用CSK2ⅠA试块校对仪器至1∶1比例,再在对比试块上用<1mm×6mm短横孔作反射体确定被测试件声程与水平距离。将探头置于Ⅰ处(图2a),找出最高反射波峰并使用增益、抑制旋钮将波峰调至荧光屏满刻度,即100%高度,记下此时的衰减分贝值。再用类似方法(不改变增益和抑制)测出Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ的波幅最高点,最后连接四点绘成曲线(图2b),即6mm板超声探伤的距离2波幅曲线

。

(a)

声程图

(a)(b)

图4　6mm厚钢板焊缝探伤示意图

L———水平距离　d———缺陷深度

F———缺陷波　T———始脉冲　B———底波

(b)波幅图

图2　距离2波幅曲线制作示意图

制作距离2波幅曲线所用探头应为实际探伤所

用探头。每次探伤前需对曲线上任意两点进行验证,误差不得超过2dB。

在此距离2波幅曲线基础上,增加6dB绘制一条判废线(图3),降低6dB绘制一条测长线,

中间的距

实际焊缝探伤中荧光屏出现非缺陷信号,往往是由于焊缝窄,有时焊肉余高又高所造成的,如不正确判断往往造成误判。解决这个问题需要特别精确地确定声程距离,并根据水平位置来确定深度或用手粘上耦合剂,轻轻拍打焊缝两侧看反射波信号是否出现跳动等进行综合判断。

5　结论

(1)用以上方法对6,8和10mm厚度板材对接

图3　实用距离2波幅曲线

焊缝进行超声波探伤,结果表明,探伤灵敏度一样时,缺陷的检出能力随钢板厚度的减小而提高。

(2)为减少定位和测量误差,应尽量选用小晶片高频率探头,以减小近场区的长度,否则将会增加缺陷定量误差。

(3)用钢梁基体材料制作对比试块,可省去各种耦合补偿的麻烦,用实测法制作的距离2波幅曲线在缺陷定量时,误差≯2dB。

(4)现场实践证明,采用以上方法对钢梁6,8和10mm厚钢板对接焊缝进行超声波探伤时,工作效率高、检测速度快、缺陷定量准确,完全满足检测要求。

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