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超聲波探傷在建筑鋼結構檢測中的應用
摘 要 鋼結構憑借其優質的性能在現代建筑中得到了越來越廣泛的應用，鋼結構使用時的一個技術重點與技術難題便是焊接過程，而焊縫出現缺陷也是常有的狀況，如何能夠實現建筑鋼結構檢測時準確找出問題所在，超聲波是一個絕佳的選擇。本文將對超聲波探傷在建筑鋼結構檢測中的應用展開探討。 關鍵詞 超聲波；建筑；鋼結構；探傷 中圖分類號TU39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）100-0153-02 1建筑鋼結構焊縫類型及焊縫內部缺陷 隨著當代建筑技術的日新月異，鋼結構在建筑中使用的越來越頻繁。高強度鋼一般是指屈服強度大于1380MPa的高強度結構鋼。20世紀40年代中期，美國用AISI4340結構鋼通過降低回火溫度，使鋼的抗拉強度達到1600MPa～1900MPa。50年代以后，相繼研制成功多種低合金和中合金超高強度鋼，如300M、D6AC和H一11鋼等。60年代研制成功馬氏體時效鋼，逐步形成18Ni馬氏體時效鋼系列，70年代中期，美國研制成功高純度HP310鋼，抗拉強度達到2200MPa。法國研制的35NCDl6鋼，抗拉強度大于1850MPa，而斷裂韌度和抗應力腐蝕性能都有明顯的改進。80年代初，美國研制成功AFl410二次硬化型超高強度鋼，在抗拉強度為1860MPa時，鋼的斷裂韌度達到160MPa·以上，AFl410鋼是目前航空和航天工業部門正在推廣應用的一種新材料（本段數據較為詳實）。 鋼結構的性能在不斷更新，這些質量越來越優質的鋼材也讓建筑行業有了飛速發展，然而，作為主要的鋼結構連接方式，焊接不僅是一個重要環節，也是容易出差錯的地方。焊接過程經常會出現大大小小的缺陷，由于受到焊接工藝以及周圍環境的影響，鋼結構焊縫不可能沒有一點問題，常見的內部缺陷有夾渣、氣孔、未融合、未焊透等，通常如果只是單個氣孔或者是點狀夾渣不會對焊縫整體強度構成太大影響，一旦形成群狀氣孔或者產生不規則狀的夾渣或者未焊透以及未融合現象，問題就會嚴重很多，甚至會直接降低焊縫的整體強度。 2 超聲波探傷在建筑鋼結構檢測中的應用 目前常用的鋼結構無損探傷主要有如下途徑：超聲檢測（UT）、射線檢測（RT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）和渦流檢測（ET）等五種檢測方法，其中應用最廣操作最方便的要屬超聲檢測了。產生波在建筑中的探傷原理主要是基于其自身的特性，由于超聲波波長很短，且穿透力十分強，超聲波可以在不同介質中傳播，一旦碰到不同介質的分界面它會自動發送折射、反射、繞射以及波形轉換。此外，超聲波具有很好的方向性，可以在黑暗環境中準確的找到目標，通過定向發射，能夠很好的發現被檢測焊縫存在缺陷的地方。在建筑鋼結構檢測中，通常會使用反射法來進行探傷，通過對反射回波的聲壓的高低能夠很好的檢測出缺陷的大小，是一種十分使用的檢測方式。超聲波探傷中一般建議使用2-5MHz探頭，而2-2.5MHz相對是最為適宜的，而探頭角度的選擇也有講解，根據鋼材的特性，通常建議使用K2.0（β600）或K2.5（β700）。在采用超聲波探傷時，針對不同板材厚度采用的檢驗等級與檢驗方式也不一樣。A級檢驗針對母材厚度〉50mm時，檢驗方式為單面單側進行；B級檢驗針對母材厚度〉100mm時，采取單面雙側進行檢驗；當焊縫母材厚度≥100mm，窄間隙焊縫母材厚度≥40mm時，通常需要采用C級檢驗，會采用雙面雙側的方式進行檢驗（已添加數據）。 3 焊縫中常見缺陷的類型及其在超聲探傷中的識別 3.1氣孔 當焊接過程中焊接熔池還處在高溫階段時，這時如果吸收了氣體或者相應冶金過程產生了一定量的氣體，這些氣體如果不能在冷卻凝固前及時溢出那么后期就會在焊縫金屬內形成氣孔或空穴。當采用超聲波檢測氣孔時，單個氣孔形成的波形會較為穩定，并且回波高度低，氣孔一旦十分密集，探頭定向移動就會立刻產生波形此起彼伏的現象，從而達到探傷的目的。 3.2夾渣 焊接后如果焊縫內有金屬熔渣或者非金屬夾雜物，那么就會在焊縫形成夾渣，通常它都是不規則分布，有點狀也有條狀。點狀夾渣對于焊縫的整體強度沒有太大影響，用超聲波探測時波幅也不高。條狀夾渣影響則會更大，探測時的回波信號通常會呈鋸齒狀，探頭一旦進行平移，波幅會立刻有變化。 3.3未焊透 如果焊接接頭部分金屬沒有完全熔透，就會出現未焊透現象。未焊透通常多發于焊縫中心線上，并且長度較長，當探頭在焊縫中心線上平移時，未焊透部分反射回的波形會較為穩定，在焊縫兩側進行同樣的檢測，反射波幅變化也不會太大。 3.4未融合 當使用的填充金屬與母材間未能完全熔合，或者填充金屬層之間的熔合不透徹，這都是常見的未融合現象。當探頭在未熔合區域平移時波形通常較為穩定，如果移到兩側，反射波幅則會有較大變化，有時甚至只能從一側探到。 3.5裂紋 如果在焊縫或母材的熱影響區域內，在焊接過程中或者焊后出現局部破裂的縫隙，這通常可以稱為裂紋。裂紋回波的波幅寬，并且回波高度大，當探頭在其上經過時會連續出現反射波并且伴隨著波幅的變化，隨著探頭轉動波峰還會出現上下錯動的現象。 4結論 超聲波探傷在建筑鋼結構檢測中確實有非常有效的幫助，憑借其自身獨具的相關特性能夠很準確的實現對于鋼結構焊縫的檢測。針對不同類型的問題，探頭平移時都會收到不同特征與性質的回波，采用超聲波無損探傷對焊縫進行質量檢測能夠更好的確保鋼結構的工程質量與工程強度。 參考文獻 [1]盧琴玉.超聲波探傷在建筑鋼結構檢測中的應用[J].福建建材，2011（4）. [2]周路云.鋼質無縫氣瓶超聲波自動化檢測系統研究[J].無損探傷，2011（4）. [3]鮑宗川.建筑鋼結構常見焊縫質量檢驗的思考[A].西南地區第十屆NDT學術交流會論文集[C]，2009.
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