鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)中的超聲探傷的應(yīng)用

梁濤

海洋石油工程股份有限公司 天津 300461

1 超聲探傷技術(shù)的原理

對(duì)于超聲探傷而言，其是無損檢測(cè)其中的一種，超聲波探傷主要有投射、反射兩種方式，在這之中，反射方式的精準(zhǔn)性更高。脈沖發(fā)射器運(yùn)用探頭來將超聲波短脈沖輸送到試件之中，在回波從試件的缺陷或則是邊界予以返回的時(shí)候，運(yùn)用信號(hào)處理系統(tǒng)，在示波器之上可以將幅度與傳播時(shí)間展現(xiàn)出來。假使在已經(jīng)得知試件之中的聲速，那么就可以依據(jù)顯示波器之上獲取到的脈沖傳輸時(shí)間，隨即可以得到該缺陷的具體深度。超聲探傷檢測(cè)能力的因素集中表現(xiàn)在人為因素、探頭因素以及儀器因素之上。

2 鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)中的超聲探傷的應(yīng)用

2.1 超聲波探傷探頭選取原則

在具體選擇探頭的時(shí)候，要合理依據(jù)探頭在檢測(cè)過程之中所出現(xiàn)的聲波束和鋼結(jié)構(gòu)焊縫之間的具體距離，假使該距離在1.64倍的（近場(chǎng)區(qū)）之內(nèi)，也就是所選擇出來的探頭不科學(xué)，反之則是科學(xué)合理的。為了更好的實(shí)施檢測(cè)，要依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際情況科學(xué)化的探頭頻率和角度。選擇探頭頻率主要依據(jù)構(gòu)建的厚度，針對(duì)厚度相對(duì)較大的構(gòu)建，在實(shí)施檢測(cè)的過程之中，并不適宜選擇頻率較高的探頭，究其原因，由于該種探頭的穿透力相對(duì)較差，在通常情況之下，假使構(gòu)建的厚度處在高頻率探頭使用的范圍之內(nèi)，要優(yōu)先選擇運(yùn)用高頻率的探頭，在具體檢測(cè)的過程之中，要依據(jù)鋼構(gòu)件的具體情況來予以分析。選擇探頭角度與構(gòu)件的厚度、焊縫類型、坡口角度則是其中重點(diǎn)考慮因素，海洋鋼結(jié)構(gòu)通常運(yùn)用的折射角度適宜為45°或是60°、70°。

2.2 在海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接中的應(yīng)用

超聲波探傷因其靈敏度高、便攜設(shè)備、操作方便、檢測(cè)速度快、適用于各種限制空間等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于海洋鋼結(jié)構(gòu)焊縫的內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)。超聲波檢測(cè)在海洋鋼結(jié)構(gòu)焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)大致分為如下三個(gè)步驟：

初測(cè)。在實(shí)施探傷工作的過程之中，預(yù)先要將圖紙與工程項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的予以了解和掌握，工程項(xiàng)目技術(shù)文件來針對(duì)焊接技術(shù)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。并依據(jù)探測(cè)材料來選取對(duì)比試塊繪制DAC曲線（圖1），在正式探測(cè)之前還得要將試塊與具體構(gòu)件材質(zhì)之間的差異和耦合效果等等而出現(xiàn)傳輸之上的差異，并及時(shí)的補(bǔ)償靈敏度。在進(jìn)行缺陷探測(cè)的時(shí)候，針對(duì)各類缺陷所運(yùn)用的探頭掃查方式自然也不同，縱向缺陷可以運(yùn)用探頭鋸齒來進(jìn)行掃查，橫向缺陷則是運(yùn)用探頭作斜平行來予以掃查，要嚴(yán)格依照工程項(xiàng)目來針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施，值得注意的就是，探傷人員不能憑借自身經(jīng)驗(yàn)來予以實(shí)施，否則就會(huì)縮減焊接的質(zhì)量，在嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。探傷人員具備過硬的專業(yè)知識(shí)，才可以做好探傷工作。在進(jìn)行初探的時(shí)候，要在基準(zhǔn)靈敏度的基準(zhǔn)值上來適當(dāng)?shù)募哟箪`敏度值，盡快的實(shí)施粗掃查，另外還得要注意觀察回波信號(hào)，并針對(duì)可疑不連續(xù)點(diǎn)來及時(shí)的進(jìn)行記錄，要盡量的做到錯(cuò)漏，進(jìn)而為后續(xù)檢測(cè)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 DAC曲線

精測(cè)。顧名思義就是精確檢測(cè)，速度要慢。仔細(xì)檢測(cè)初測(cè)標(biāo)記的部分，找出真實(shí)焊縫內(nèi)不連續(xù)的最高回聲，定位，固定長(zhǎng)度并記錄下來。在精確探測(cè)過程中，應(yīng)結(jié)合4種基本探測(cè)方法（圖2），即前后角、左右角、旋轉(zhuǎn)角等。針對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)缺陷，探測(cè)通常包括以下三個(gè)步驟。步驟一：找到目標(biāo)缺陷的最大回聲，并確定回聲區(qū)域。為了找到具有高靈敏度的缺陷，回聲此時(shí)應(yīng)該位于DAC曲線上的哪個(gè)區(qū)域I、II、III，原則上不應(yīng)該記錄和評(píng)估區(qū)域I下的缺陷。當(dāng)回聲在II區(qū)和III區(qū)時(shí)，應(yīng)該繼續(xù)步驟二和三。步驟二：定位目標(biāo)缺陷并消除假缺陷。如果發(fā)現(xiàn)有缺陷，應(yīng)根據(jù)回聲的垂直距離和k值確定回聲對(duì)應(yīng)的實(shí)際深度和水平距離。步驟三：當(dāng)缺陷反射波只有一個(gè)高點(diǎn)并且位于I、II區(qū)域之上時(shí)，使用6bB方法進(jìn)行缺陷量化（圖3）。當(dāng)缺陷反射波的峰值波動(dòng)有很多高點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該分別在左右兩端找到最高回聲，長(zhǎng)度應(yīng)該根據(jù)端點(diǎn)6dB法測(cè)量（圖4）。當(dāng)反射峰位于區(qū)域I中并且認(rèn)為有必要定量記錄時(shí)，探頭向左和向右移動(dòng)以將振幅減小到評(píng)估線的終點(diǎn)，并且兩端之間的距離是缺陷指示長(zhǎng)度。

圖3 6dB法

圖2 探測(cè)方法

圖4 端頭6dB法

復(fù)測(cè)，目的是為了檢查前兩次測(cè)試的結(jié)果，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，這與之前的測(cè)試方法基本相同，但是速度相對(duì)要快一些。

總之，超聲波探傷技術(shù)是系統(tǒng)化各種鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)的重要方法，事實(shí)上，它可用于測(cè)量材料的性能和內(nèi)部缺陷，表面缺陷您可以更改裂縫和氣泡的大小。檢測(cè)分布靈敏度高，穿透力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)可靠性高，廣泛用于無損檢測(cè)，優(yōu)化無損檢測(cè)。