奧克蘭海灣大橋焊接探傷研究

張凌云

摘 ?要：近幾年，我國工程項目建設(shè)的步伐越來越快，海灣橋梁工程就是比較常見的工程項目類型，隨著這類項目數(shù)量的不斷增多，人們越來越關(guān)心焊接探傷的質(zhì)量。為提高焊接探傷的質(zhì)量，就需要加強探傷檢測，而這就不得不應(yīng)用一些先進(jìn)的探傷檢測工藝。在奧克蘭海灣大橋項目建設(shè)的過程中，探傷項目的檢測工作深受人們的重視。為加強探傷檢測，主要采用了橫向缺陷檢測超聲波檢測補充工藝，經(jīng)過缺陷判斷以及工藝驗證分析，取得了較好的焊接施工效果。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;焊接探傷;超聲波檢測

中圖分類號：TG448 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）18-0116-03

Abstract： In recent years， the pace of construction of engineering projects in China is getting faster and faster. Gulf bridge engineering is a more common type of engineering projects. With the increasing number of such projects， people are more and more concerned about the quality of welding flaw detection. In order to improve the quality of welding flaw detection， it is necessary to strengthen flaw detection， which has to apply some advanced flaw detection technology. In the process of the construction of the Oakland Bay Bridge project， the inspection work of the flaw detection project has been paid more and more attention， in order to strengthen the flaw detection， the ultrasonic supplementary technology of transverse defect detection is mainly adopted. Through the defect judgment and process verification analysis， a good welding construction effect has been obtained.

Keywords： bridge engineering; welding flaw detection; ultrasonic testing

引言

焊接是工程建設(shè)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，焊接的質(zhì)量對于整體工程的施工質(zhì)量都具有很大的影響，為了提高焊接的施工水平，還需要采取一定的措施，而加強探傷檢測就顯得尤為重要。通過進(jìn)行探傷檢測，能夠更好的完成焊接工作，保證整體橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量，避免出現(xiàn)一些瑕疵等質(zhì)量問題。而如何有效的進(jìn)行探傷檢測就成為了人們關(guān)心的問題，這就需要有關(guān)部門能夠予以重視，并且加強先進(jìn)檢測工藝的應(yīng)用。本文結(jié)合某海灣大橋探傷項目進(jìn)行分析，介紹了超聲波檢測工藝，希望可以為有關(guān)項目的開展提供一定的參考。

1 項目概況

奧克蘭海灣大橋項目的探傷項目，為舊金山的標(biāo)志性建筑，主要是鋼結(jié)構(gòu)建筑類型，由鋼塔、鋼梁以及自行車道部分組成，其中鋼結(jié)構(gòu)的重量能夠達(dá)到4.5萬噸。而且單個塔柱結(jié)構(gòu)的形式比較復(fù)雜，各類結(jié)構(gòu)形式都有，比如，五邊形以及不等邊形等等。針對鋼板而言，不僅僅厚度較大，而且長度較長，厚度基本在80mm左右，其中最長的焊縫也在50m左右。這對于焊接施工的質(zhì)量增添難度，同時工期也較短，這就需要加強超聲波以及磁粉技術(shù)檢測。但是在實際檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)有很多的橫向裂紋，這就容易出現(xiàn)很多的危險，為此，這就需要加強橫向裂紋的檢測，探尋其中的有效檢測方法，最終實施了橫向缺陷檢測超聲波檢測補充工藝，從而有效的加強該海灣大橋項目的探傷檢測。

2 奧克蘭海灣大橋角焊縫特點及要求

2.1 特點

事實上，橋梁工程的結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，針對本文海灣大橋中的角焊縫而言，更是需要加以注意。就其角焊縫的特點而言，主要體現(xiàn)在以下幾點：首先，角焊縫主要分布在縱梁、橫梁、橫聯(lián)、斜桿、豎桿等聯(lián)結(jié)系工形桿件。其次，頂板的橋面系應(yīng)力最大，而底板、橫縱梁的橋面系應(yīng)力則相對較小。還有，對于焊接的殘余應(yīng)力而言，比較集中在焊縫的狹窄區(qū)域內(nèi)。具體而言，各個聯(lián)結(jié)系工形桿件的焊縫接特點都有所不一，針對簡支梁結(jié)系而言，一般都是采用的埋弧焊接方式，能夠使得桿件出廠效率加快。但是也會出現(xiàn)裂紋、夾渣以及未熔合等現(xiàn)象，這就無疑對于檢測方面提出了更高的要求[1]。

2.2 要求

就該項目本身而言，由于最初的檢測工藝沒有涉及到橫向裂紋的檢測，所以，在如今的檢測中，會出現(xiàn)很多的橫向裂紋，而一旦處理不當(dāng)，或者漏檢，很有可能出現(xiàn)一些不必要的問題，對于人們的生命安全造成威脅。為此，針對橫向裂紋問題必須要非常重視，除了要了解橋梁各聯(lián)結(jié)系工形桿件的焊縫接特點外，還需要明確其焊接的基本要求。首先，應(yīng)該合理的進(jìn)行工藝方案的編制，選擇正確合理的檢測方法。其次，還應(yīng)該加強檢測工藝的操作控制，避免影響到焊縫的質(zhì)量。最后，還要保證焊縫檢測的作業(yè)效率，盡量在較短的時間內(nèi)就能給出最后的檢測結(jié)果，從而真正達(dá)到施焊的要求。

3 檢測工藝

3.1 檢測設(shè)備

在橫向缺陷檢測超聲波檢測補充工藝應(yīng)用過程中，必不可少的需應(yīng)用到檢測設(shè)備，這是進(jìn)行檢測的技術(shù)，檢測設(shè)備的選擇關(guān)系著最終的檢測效果。結(jié)合該項目而言，最終選擇了A型超聲波探傷儀，以滿足相關(guān)的檢測與評定要求。在實際進(jìn)行檢測的過程中，還要加強水平線形偏差的控制，一般應(yīng)該小于全屏寬度的2%左右。而在垂直線形測試的過程中，測試數(shù)值和理論數(shù)值的偏差不能超過±3%。對于缺陷定位的斜探頭折射角的測試偏差也要控制在2°，并且入射點的測試數(shù)值和理論數(shù)值的偏差應(yīng)控制在±1mm以內(nèi)。

3.2 探頭參數(shù)

在探頭參數(shù)方面也要加以控制，因為探頭是橫向缺陷檢測超聲波檢測補充工藝中需要的組件之一，為了取得較好的工藝應(yīng)用效果，就需要加強探頭參數(shù)的合理設(shè)置。一般而言，會使用接觸式縱波直探頭以及橫波斜探頭，結(jié)合實際情況，盡量選擇一些具有高頻率但是小規(guī)格的探頭，基本角度呈45度，規(guī)格不超過9×9。以取得良好的超聲波檢測結(jié)果[2]。

3.3 檢測靈敏度

針對縱波直探頭探傷靈敏度調(diào)節(jié)而言，第一次可以將底波調(diào)至熒光屏滿刻度的80%，提高6dB，作為掃查靈敏度;而針對波斜探頭，則可以調(diào)校探頭聲速、前沿及探頭角度，利用1mm×2mm的柱孔試塊調(diào)節(jié)基準(zhǔn)靈敏度（圖1）。

3.4 DAC曲線的制作

在檢測工藝應(yīng)用的過程中，還要考慮到DAC曲線的制作。就該曲線而言，主要指的是距離～波幅曲線。通過繪制該曲線，能夠?qū)τ诨夭ǜ叨入S距離變化的關(guān)系加以直觀的描述，更方便檢測人員進(jìn)行缺陷定量以及靈敏度的有效調(diào)節(jié)。由此可見，DAC曲線的制作尤為關(guān)鍵，一般而言，需要工作人員能夠根據(jù)不同深度處的反射回波高度，將不同波峰的對應(yīng)點進(jìn)行依次連接，最終制成曲線。但是在實際進(jìn)行繪制的過程中，雜波還是較多的，為此，還需要依據(jù)探頭角度、探頭前沿、試塊厚度以及柱孔尺寸的數(shù)值進(jìn)行精準(zhǔn)計算，找出并確定試塊上的位置，進(jìn)而排除干擾波的影響，繪制出DAC曲線[3]。

3.5 斜探頭掃查

斜探頭的掃查也是需要加以注意的，主要分為兩種情況，一種是在焊縫能夠磨平的情況下，可以將焊縫進(jìn)行打磨，并且保證其平整度較好，然后探頭就可以在焊縫上進(jìn)行平行掃查，不僅如此，還能進(jìn)行雙向的平行檢測。第二種情況則是在焊縫不能夠磨平的情況下，可以在焊縫兩側(cè)邊緣處形成10度～30度左右的夾角，方便進(jìn)行斜平行掃查[4]。具體情況如圖2、圖3所示。

4 缺陷判斷及超聲波檢測工藝驗證

4.1 缺陷判斷

4.1.1 判斷過程

結(jié)合本工程本身而言，要想取得較好的工藝驗證結(jié)果，還需要對于缺陷加以判斷，避免缺陷問題的存在。事實上，由于橫向缺陷具有一定的特殊性，所以，除了要在焊縫上檢測缺陷外，還需要在側(cè)面進(jìn)行掃查，進(jìn)而對于一些氣孔以及夾渣等非橫向缺陷進(jìn)行有效的判斷，以取得較好的缺陷判斷效果。在缺陷判斷過程中，一旦發(fā)現(xiàn)缺陷為橫向裂紋時，缺陷的回波就較高，而且比較尖銳，同時裂紋面積也較大，基本在探頭前后移動后，都有明顯的錯峰現(xiàn)象，正常檢測時，DAC曲線的靈敏度也會有所提高。

4.1.2 缺陷定量

缺陷定量也要加以重視，缺陷判斷的過程中，一定要遵循有關(guān)規(guī)定進(jìn)行超聲檢測，也要掌握缺陷定量的知識，要注意對于單個缺陷最大波高進(jìn)行記錄，同時要進(jìn)行定量分析與研究，但是如果遇到明顯具有危害性的缺陷特征，還需要進(jìn)行定性分析。

4.1.3 缺陷判定

最終還需要進(jìn)行缺陷判定，在實際進(jìn)行判定的過程中，要依據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行有效判定，一般超過評定線的信號，就應(yīng)該觀察其是否具有裂縫等危害性的特性，一旦發(fā)現(xiàn)存在明顯的缺陷特征，就要采取有效措施進(jìn)行進(jìn)一步的判定，具體而言，可以改變探頭角度、增加探傷面、觀察動態(tài)波形等。最后，如果還是不能進(jìn)行判定，就要輔助其他手段來進(jìn)行綜合判定[5]。

4.2 超聲波檢測工藝驗證

4.2.1 試件選擇

就本項目的超聲波檢測工藝驗證而言，主要是針對奧克蘭海灣大橋2#分段A提升加強角接焊縫檢測而言。在該項目的超聲波檢測過程中，一共檢測了9個角接接頭，分別為：兩個20mm×20mm×1900mm角接接頭、兩個12mm×16mm×1980mm的角接接頭、兩個12mm×20mm×624mm的角接接頭、兩個12mm×20mm×513mm的角接接頭以及一個12mm×20mm×463mm的角接接頭。

4.2.2 超聲波檢測

超聲波檢測儀器采用的是CTS-2020，接頭的規(guī)格是 2.5p 18x18 69.8°，本次檢測發(fā)現(xiàn)，有2處出現(xiàn)超標(biāo)缺陷回波，不合格。經(jīng)過商討后決定，進(jìn)行返修處理，之后又進(jìn)行了一次超聲波檢測，最終評定結(jié)果為合格，滿足其超聲波檢測的要求，也提高了檢測結(jié)果評判的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)論

在橋梁工程建設(shè)的過程中，常常要求人們能夠加強焊接質(zhì)量的控制，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性。而為了進(jìn)一步保證橋梁焊接的質(zhì)量，還需要進(jìn)行探傷檢測，而探傷檢測技術(shù)的應(yīng)用就起到了關(guān)鍵的作用。作為比較常見的探傷檢測技術(shù)，超聲波檢測技術(shù)一直深受人們的重視，通過加強這類檢測技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好的滿足實際工作的要求。本文就某工程中的焊接探傷超聲波檢測技術(shù)進(jìn)行以上探究，總結(jié)了檢測的探頭角度、掃查方式以及缺陷定量等檢測工藝，并進(jìn)行了相關(guān)工藝驗證，經(jīng)過驗證，可以發(fā)現(xiàn)，檢測結(jié)果較為精準(zhǔn)，具有一定的參考價值，能夠更好的保證焊接的質(zhì)量。因此，橫向缺陷檢測超聲波檢測補充工藝值得在工程建設(shè)中加以應(yīng)用，有利于促進(jìn)各類工程的順利完工。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉娜.舊金山-奧克蘭海灣大橋采用窄間隙電液焊工藝施焊[J].現(xiàn)代焊接，2013（4）：13-17.

[2]王梅榮.焊縫超聲探傷中常見缺陷分析與假信號區(qū)分[J].中國科技縱橫，2017（13）.

[3]林強.鋼結(jié)構(gòu)焊縫無損探傷質(zhì)量檢測技術(shù)研究[J].江西建材，2017（8）.

[4]劉凱，崔建平.焊接質(zhì)量的超聲波探傷無損檢測探析[J].中外企業(yè)家，2018，595（05）：116.

[5]唐瞻鵬.馬灘紅水河大橋鋼管焊接質(zhì)量無損檢測與監(jiān)控分析[J].西部交通科技，2018（3）.