公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫的無損檢測技術(shù)探討

周麗琴 趙飛鵬

（1.廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007）

（2.廣西創(chuàng)新建筑工程質(zhì)量檢測咨詢有限公司，廣西 南寧 530031）

1 概述

隨著國家綜合國力的大幅提升，全國各城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如高速公路、高速鐵路的建設(shè)均在不斷加快。在道路橋梁建設(shè)方面，隨著2016年7月交通運(yùn)輸部《推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》文件的出臺(tái)，為公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁的應(yīng)用提供了更有效的推動(dòng)力。直至目前，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建設(shè)呈現(xiàn)出一片欣欣向榮、方興未艾的蓬勃發(fā)展景象[1]。鋼結(jié)構(gòu)橋梁是一種以鋼材為原料制造的橋梁，它具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震好、結(jié)構(gòu)牢靠、環(huán)保節(jié)能、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)。在鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中，各個(gè)構(gòu)件的連接方式通常包括焊接、鉚接以及螺栓連接等方式。其中，焊接技術(shù)施工靈活、便捷、性價(jià)比較高，是常見的一種連接方式。因此，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到橋梁的使用性能和壽命，在施工中一定要按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，嚴(yán)格控制施工焊接質(zhì)量，確保各鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊縫安全可靠，從而確保公路橋梁的安全。

2 公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫的無損檢測方法分析

無損檢測方法是在不破壞橋梁的基礎(chǔ)上借助超聲波、X 射線、磁力線等方式對橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊縫內(nèi)部或者表面開展的一種無損傷的檢測方法。公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫常見的有對接焊縫、T 型焊縫、角接焊縫等，因此根據(jù)國家相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，針對各焊縫內(nèi)部檢測采取超聲波無損檢測方法或者射線無損檢測方法，針對各焊縫表面采取磁粉檢測方法或者滲透檢測方法。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫超聲波無損檢測方法

超聲波無損檢測技術(shù)是利用超聲波能夠在鋼結(jié)構(gòu)焊縫中傳播的特性，分析其穿透過程中的聲波特征參數(shù)，從而判斷焊縫處是否存在缺陷的一種方法。常見的超聲波無損檢測方法有脈沖反射法、衍射時(shí)差法、穿透法和共振法。本文主要討論超聲波脈沖反射法。該方法是發(fā)射脈沖波到被檢工件內(nèi)，當(dāng)超聲波遇到兩側(cè)聲阻抗有差異的界面（可能是工件中某種缺陷或外表面等）時(shí)部分聲波被反射的特性（如反射波的幅度、位置等）來進(jìn)行檢測的一種方法[2]。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫超聲波無損檢測等級及檢測范圍見表1所示。

表1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫超聲波無損檢測等級及檢測范圍

圍內(nèi)） T 形接頭和角接接頭熔透角焊縫 橫隔板縱向?qū)雍负缚p 部分熔透角焊縫（兩端各1m） 焊腳尺寸≥12mm 的角焊縫（兩端各1m） I 級 I 級 II 級 II 級 B 級 B 級 B 級 A 級 100% 100% 100% 100%

2.2 鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫射線無損檢測方法

射線無損檢測技術(shù)主要是利用 X 射線或γ射線穿透被檢工件，如果焊縫內(nèi)部存在缺陷，則透過工件的射線被缺陷吸收的程度不同，在膠片上成像的強(qiáng)度就不一樣，因此可以根據(jù)膠片的成像就能準(zhǔn)確、可靠、非破壞性地顯示內(nèi)部缺陷的形狀、位置和大小[3]。鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫射線無損檢測等級及檢測范圍見表2所示。

表2 鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫射線無損檢測等級及檢測范圍

2.3 鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫磁粉檢測方法

磁粉檢測技術(shù)是以磁粉做顯示介質(zhì)對缺陷進(jìn)行觀察的一種無損檢測方法[4]。這種方法主要用于檢測鐵磁性材料表面或近表面缺陷。當(dāng)鐵磁性材料被檢工件被磁化后，如果工件表面或近表面存在缺陷，那么磁力線會(huì)發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下便可看清磁痕，從而分析出缺陷的位置、大小和形狀。鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫磁粉檢測等級及檢測范圍見表3所示。

表3 鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫磁粉檢測等級及檢測范圍

3 工程案例分析

本工程案例以區(qū)內(nèi)某市跨線橋梁為例，橫向分兩幅布置，縱向分三聯(lián)布置，第一聯(lián)為簡支箱梁（橋面連續(xù)）；第二聯(lián)為連續(xù)鋼箱梁；第三聯(lián)為簡支箱梁（橋面連續(xù)）。對該鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫進(jìn)行無損檢測，具體方法如下：

3.1 超聲波無損檢測

超聲波無損檢測采用數(shù)字超聲檢測儀CTS-9006 PLUS 進(jìn)行，儀器應(yīng)具有溫度和顯示的穩(wěn)定性，水平線性的偏差不大于全屏寬度的±2%，垂直線性的測試值與理論值的偏差不大于±3%[5]。探頭選用橫波斜探頭，探頭頻率為2.5MHz，晶片尺寸為10mm×10mm，K 值為2.0～3.0。試塊選用CSK-ⅠA 型標(biāo)準(zhǔn)試塊用于儀器性能的檢測以及探頭的校準(zhǔn)；采用RB-2 型對比試塊用于對接焊縫檢測靈敏度測定；角焊縫超聲波檢測則采用鐵路鋼橋制造專用柱孔標(biāo)準(zhǔn)試塊或與其校準(zhǔn)過的其他孔形試塊[6]。

校準(zhǔn)探頭完成后，對接焊縫采用RB-2 型試塊、角焊縫采用鐵路鋼橋制造專用φ1mm 柱孔標(biāo)準(zhǔn)試塊制作距離—波幅曲線（即DAC 曲線），并設(shè)置掃查靈敏度，檢測前應(yīng)對被檢工件表面進(jìn)行檢查，應(yīng)無焊接飛濺、鐵屑、油垢和污物等附著物。采用工業(yè)漿糊進(jìn)行表面耦合，表面補(bǔ)償+4dB。探頭移動(dòng)區(qū)寬度為1.25P（P=2Kt，K 為探頭折射角的正切值，t 為工件厚度，mm）。

掃查時(shí)應(yīng)對掃查速度進(jìn)行控制，一般應(yīng)不大于150mm/s。斜探頭應(yīng)垂直于焊縫中心線放置在檢測面上，作鋸齒型掃查，并采用前后、左右、轉(zhuǎn)角、環(huán)繞等四種方式進(jìn)行掃查，掃查時(shí)相鄰位置應(yīng)有一定的重疊。對檢測儀器顯示屏上波幅超過評定線的反射波，應(yīng)在粗掃后在位置附近進(jìn)行細(xì)掃，找出最高反射波，并根據(jù)儀器顯示的水平距離及深度，判斷其是否是缺陷，并做好相應(yīng)的記錄。判斷為裂紋、未熔合、未焊透等危害性缺陷者，應(yīng)判為不合格[7]。

本案例中，超聲波無損檢測數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 超聲波無損檢測數(shù)據(jù)記錄表

3.2 射線檢測

射線檢測選用某廠家制造的XXG-2505 型X 射線探傷機(jī)。采取單壁單影透照方式，有效焦點(diǎn)尺寸2mm，膠片選用AGFA 膠片，鉛箔增感屏，前后屏0.05mm，像質(zhì)計(jì)選用10～16 系列鋼絲像質(zhì)，透照管電壓根據(jù)被檢工件的厚度選擇，一般認(rèn)為在保證穿透力的前提下，應(yīng)盡量選擇較低的電壓，以提高靈敏度。底片黑度范圍不小于2.3，焦距一般選600～700mm。缺陷等級評定應(yīng)符合GB/T 3323-2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》的規(guī)定。

本案例中，射線檢測數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 射線抽檢數(shù)據(jù)記錄表

3.3 磁粉檢測

磁粉檢測選用某廠家制造的MY-3 型磁粉探傷儀，采用濕法連續(xù)法進(jìn)行檢測。檢測前清除并打磨焊縫及熱影響區(qū)表面。配置HD-RW 型紅水磁懸液，配置濃度為10-25g/L，采用A1-30/100 標(biāo)準(zhǔn)試片進(jìn)行磁懸液靈敏度檢測。采用磁軛法對被檢工件進(jìn)行磁化，1～3 秒反復(fù)磁化2 次，在垂直焊縫的方向進(jìn)行磁化，采用噴灑方式施加磁懸液，提升力應(yīng)大于49N。被檢的工件表面光照度為1030Lx。采用照相、貼印等方式記錄缺陷磁痕。缺陷等級評定應(yīng)符合GB/T26952-2011《焊縫無損檢測 焊縫磁粉檢測 驗(yàn)收等級》的規(guī)定。

本案例中，開展表面檢測累積進(jìn)行磁粉檢測的焊縫數(shù)量為1200 處，共計(jì)發(fā)現(xiàn)55 處缺陷，缺陷多為條形缺陷和氣孔缺陷，以氣孔缺陷居多。發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷后，清除至肉眼不可見，再采用磁粉檢測復(fù)驗(yàn)，直至缺陷清除。

4 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫無損檢測以超聲波無損檢測技術(shù)為主，采用射線檢測、磁粉檢測按比例進(jìn)行抽檢。當(dāng)同一部位采用不同的方法進(jìn)行檢測時(shí)，應(yīng)按各自的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)，均合格者，則認(rèn)為該檢測結(jié)果合格。對于超出規(guī)定的缺陷，應(yīng)在查明原因后進(jìn)行返修并按照原標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)檢。本工程實(shí)施效果證明，本工程采取的無損檢測方案能準(zhǔn)確地對橋梁鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行檢測，從而保障橋梁安全。