關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測(cè)的研究

區(qū)程輝

摘要：文章首先針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑物有關(guān)施工焊縫的超聲波檢測(cè)技術(shù)的主要特點(diǎn)和施工要求作闡述，重點(diǎn)就鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測(cè)技術(shù)在中鋼柱、鋼梁、鋼支撐和鋼板剪力墻等部位的對(duì)接焊縫應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)加以研究，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果評(píng)定和質(zhì)量等級(jí)分類分別論述。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)建筑；施工焊縫；超聲波檢測(cè)技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)建筑施工主要是有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件按照設(shè)計(jì)框架的形式進(jìn)行組合焊接而形成的空間剛度體系，因而鋼結(jié)構(gòu)建筑的堅(jiān)實(shí)性和可塑性要明顯高于框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑在拆卸和回收利用等方面也要好于框架結(jié)構(gòu)，所以在我國(guó)工民建筑工程領(lǐng)域當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用。

1工程概況及施工技術(shù)要求

1.1概況

某寫(xiě)字樓，由地上部分24層結(jié)構(gòu)和地下部分2層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中地上部分1至5層作為商城，6至13層作為辦公區(qū)，總的建筑高度為90.00米，均采用矩形鋼管混凝土框架—鋼支撐（鋼板剪力墻）結(jié)構(gòu)形式，總噸位達(dá)到8500噸。

1.2施工技術(shù)要求

由于該工程鋼結(jié)構(gòu)施工涉及很多工廠預(yù)制鋼構(gòu)件，在其加工和施工兩個(gè)過(guò)程中分別要完成廠內(nèi)的加工焊縫檢測(cè)和廠外的安裝焊縫檢測(cè)工作，而本工程是超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，依照GB50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》列出的具體要求和遵照施工圖紙的設(shè)計(jì)總說(shuō)明對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)超聲波檢測(cè)的要求按照下列步驟進(jìn)行施工焊縫的探傷檢測(cè)。（1）本工程的主體鋼結(jié)構(gòu)以箱型剛柱和H型鋼梁結(jié)構(gòu)為主，柱鋼板厚度不小于25毫米，用于支撐的鋼材材質(zhì)均采用抗層狀撕裂性Z向鋼板Q345C-15Z，其他鋼柱、鋼梁和鋼支撐均采用Q345B，預(yù)埋鋼構(gòu)件、隅撐和屋頂?shù)乃戒撝蝿t采用Q235B。鋼板的厚度選擇由梁至柱依次為8毫米到50毫米不等；（2）鋼結(jié)構(gòu)的焊縫質(zhì)量等級(jí)要求應(yīng)設(shè)計(jì)要求包括一級(jí)焊縫和二級(jí)焊縫兩種，一級(jí)焊縫要進(jìn)行100%的超聲波探傷，二級(jí)焊縫要進(jìn)行20%的超聲波探傷；（3）厚度不小于30毫米的鋼板，對(duì)鋼梁、鋼柱以及鋼支撐相連的部位上限200毫米的范圍以內(nèi)需對(duì)母材進(jìn)行補(bǔ)充超聲波探傷，施焊完成以后除對(duì)焊縫探傷外，還需對(duì)熱影響區(qū)的母體鋼材進(jìn)行超聲波探傷，杜絕出現(xiàn)如層狀撕裂情況的發(fā)生；（4）鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼柱、鋼梁、鋼支撐和鋼板剪力墻的組合焊接通常以埋弧自動(dòng)焊的方式施焊，箱型鋼柱和箱型鋼支撐之間的施焊連接部位以手工CO2氣體進(jìn)行保護(hù)打底，以埋弧自動(dòng)焊蓋面完成焊接，箱型鋼柱和鋼支撐的內(nèi)橫隔板則采用電渣焊的形式，施工現(xiàn)場(chǎng)的安裝焊縫則同樣使用手工CO2氣體保護(hù)焊的形式。

2超聲波檢測(cè)工藝及技術(shù)要點(diǎn)

2.1檢測(cè)流程

探傷工藝卡的編制 → 調(diào)試探傷檢測(cè)設(shè)備 → 焊縫表面檢查 → 超聲波探傷檢測(cè) → 判斷和審核焊縫缺陷 → 重復(fù)檢修和復(fù)探 → 現(xiàn)場(chǎng)簽發(fā)探傷檢測(cè)報(bào)告。

2.2探傷工藝技術(shù)

（1）探傷檢測(cè)面。超聲波檢測(cè)所對(duì)應(yīng)的工作面是一個(gè)檢測(cè)區(qū)，其寬度是焊縫自身寬度和焊縫兩側(cè)30%母材寬度之和。該檢測(cè)區(qū)的寬度最小為5毫米，最大為10毫米。如利用一次反射法進(jìn)行探傷檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備的探頭活動(dòng)區(qū)域需大于1.25P（P=2KT）；如采用直射法進(jìn)行探傷檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備的探頭活動(dòng)區(qū)域需大于0.75P。另外，檢測(cè)設(shè)備的探頭活動(dòng)區(qū)域內(nèi)需預(yù)先清除施焊殘?jiān)陀绊懲嘎曅Ч耐繉与s質(zhì)。一般地，箱型鋼柱和鋼支撐的內(nèi)橫隔板采用直探頭的情況居多，有時(shí)候會(huì)采用斜探頭輔助探傷檢測(cè)，主要對(duì)電渣焊施工中涉及的內(nèi)隔板和壁板之間是否已經(jīng)熔透進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。

（2）探測(cè)設(shè)備的校準(zhǔn)及復(fù)核。焊縫超聲波探測(cè)設(shè)備應(yīng)于每六個(gè)月進(jìn)行水平線性和垂直線性進(jìn)行測(cè)定。每次應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行探測(cè)前要對(duì)儀器和探頭系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。如使用斜探頭則在探測(cè)前需測(cè)定前沿間距、K值、主聲束偏離、調(diào)節(jié)掃描量程以及掃描靈敏度。探測(cè)設(shè)備在具體探傷過(guò)程如遇到以下情況也需對(duì)探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)核和校準(zhǔn)。a.已經(jīng)校準(zhǔn)完畢，探測(cè)設(shè)備的探頭、耦合劑及儀器調(diào)節(jié)旋鈕均發(fā)生了變動(dòng)；b.探測(cè)人員對(duì)掃描量程和掃查靈敏度發(fā)生變化有疑問(wèn)；c.探測(cè)工作已連續(xù)進(jìn)行4小時(shí)以上；d.探測(cè)工作剛完成。其中，探測(cè)工作結(jié)束之前探測(cè)設(shè)備和探頭系統(tǒng)要進(jìn)行復(fù)核和校準(zhǔn)。我們需要做到的工作是：探測(cè)結(jié)束前對(duì)儀器的掃描量程復(fù)核，如果發(fā)生任意一點(diǎn)于掃描線偏差超過(guò)掃描線讀數(shù)10%以上，設(shè)備的掃描量程需重現(xiàn)校準(zhǔn)，同時(shí)完成對(duì)上次復(fù)核以后所有經(jīng)過(guò)探傷檢測(cè)的復(fù)核工作。每一次探傷檢測(cè)工作結(jié)束之前，需對(duì)掃描靈敏度進(jìn)行復(fù)核，通常要求距離-波幅曲線的復(fù)核和校準(zhǔn)宜多于3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，如果距離-波幅曲線上的任意一點(diǎn)降幅超過(guò)2dB則需對(duì)上一次復(fù)核以后完成的探傷檢測(cè)的部位進(jìn)行復(fù)核工作，如果距離-波幅曲線上的任意一點(diǎn)升幅超過(guò)2dB，則需對(duì)所有的檢測(cè)記錄信號(hào)進(jìn)行重新測(cè)定。對(duì)探測(cè)設(shè)備進(jìn)行線性檢驗(yàn)中，所有影響設(shè)備線性控制器都需將設(shè)備置于關(guān)閉狀態(tài)或者置于系統(tǒng)運(yùn)行最低水平。

（3）距離-波幅曲線繪制。距離-波幅曲線需按照所有的應(yīng)用探頭和設(shè)備在取樣試塊探傷測(cè)定的結(jié)構(gòu)認(rèn)真繪制。該曲線應(yīng)該由評(píng)定線、定量線和判廢線構(gòu)成。相關(guān)探傷測(cè)定的工程，距離-波幅曲線的靈敏度需依照B級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)選定。

（4）探傷檢測(cè)的方法。斜探頭的設(shè)備靈敏度要控制不低于評(píng)定線的標(biāo)準(zhǔn)。直探頭的靈敏度調(diào)整則需將其探頭對(duì)準(zhǔn)CBⅡ-2平底孔試塊的φ5平底孔，以首次回波調(diào)整至50%的刻度上限作為探傷檢測(cè)的基準(zhǔn)靈敏度，且探傷檢測(cè)采用耦合的方式。另外，探傷檢測(cè)的移動(dòng)速度控制不超過(guò)150毫米/秒，相鄰兩組探頭之間必須要保證重疊探頭寬度的10%。在探傷檢測(cè)和缺陷定量中，要重視因檢測(cè)表面粗糙度而引起的耦合損失的補(bǔ)償問(wèn)題，同時(shí)也需要重視因材質(zhì)衰減而引起的探測(cè)靈敏度降低或缺陷定量誤差的補(bǔ)償問(wèn)題。

另外，若檢測(cè)平板對(duì)接焊縫，采用斜探頭探測(cè)需將探頭垂直于焊縫中心線并置于檢測(cè)面上，以鋸齒形移動(dòng)掃查，并以10°~15°的左右轉(zhuǎn)動(dòng)配合探測(cè)。為確定鋼結(jié)構(gòu)探測(cè)對(duì)象的缺陷動(dòng)態(tài)波形和缺陷信號(hào)，找準(zhǔn)缺陷存在的具體位置，還可采取如前后掃查、左右掃查、環(huán)繞掃查、轉(zhuǎn)動(dòng)掃查、平行掃查或斜平行掃查等方式。

2.3缺陷的分級(jí)評(píng)定

檢測(cè)結(jié)果如發(fā)出超過(guò)評(píng)定線信號(hào)需考慮測(cè)體是否具有裂紋等缺陷，懷疑有這種情況的及時(shí)調(diào)整探頭的K值，同時(shí)擴(kuò)大探傷面并綜合結(jié)構(gòu)工藝特征來(lái)判定檢測(cè)結(jié)果。最大反射波如果處于Ⅱ區(qū)，且指示的長(zhǎng)度在10毫米以內(nèi)，一律以5毫米計(jì)，并依照指示長(zhǎng)度于B級(jí)規(guī)定的內(nèi)容對(duì)應(yīng)評(píng)級(jí)。最大反射波的波幅沒(méi)有超過(guò)評(píng)定線的缺陷，一律評(píng)定為I級(jí)。而最大反射波的波幅已超過(guò)評(píng)定線的缺陷問(wèn)題，探傷人員判斷為裂紋等危險(xiǎn)性缺陷，不管波幅及尺寸有多大，一律評(píng)定為Ⅳ級(jí)。反射波的波幅處于I區(qū)的非裂紋缺陷則評(píng)定為I級(jí)，處于Ⅲ區(qū)的缺陷不管指示長(zhǎng)度多少均評(píng)定為IV級(jí)。對(duì)于不合格的缺陷，應(yīng)及時(shí)返修；完成返修工作之后，返修部位或補(bǔ)焊受到影響的部位應(yīng)按照原來(lái)的探傷條件進(jìn)行復(fù)測(cè)。

3結(jié)語(yǔ)

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)建筑的焊縫超聲波檢測(cè)研究是建立在客觀、公正和可靠的原則基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，我們?nèi)绱岁P(guān)注鋼結(jié)構(gòu)建筑的焊縫超聲波檢測(cè)也是為保障高層工民工建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的質(zhì)量，規(guī)避由于鋼結(jié)構(gòu)焊縫內(nèi)部的質(zhì)量問(wèn)題為整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程埋下質(zhì)量安全隱患。

參考文獻(xiàn)

[1] 歐曙光,潘智杰.某工程鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測(cè)實(shí)例分析[J].質(zhì)量檢測(cè),2008(09).

[2] 任森智,張新勝.我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)焊縫無(wú)損檢測(cè)探析[J].山西建筑, 2007(05).