超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用分析

熊登甲

青海省建筑建材科學(xué)研究院有限責(zé)任公司/青海省建筑工程質(zhì)量檢測站/青海省高原綠色建筑與生態(tài)社區(qū)重點實驗室 青海西寧 810000

1 焊接類型及焊接剖口型式及缺陷影響因素

1.1 焊接類型和截面類型

建筑鋼結(jié)構(gòu)體系主要有門式鋼架體系和空間網(wǎng)格體系兩種，其中門式鋼架體系最為常見。焊縫類型主要有對焊和T型焊縫。對接焊縫是指將兩種母材的邊緣在同一平面（或表面）上對齊，并沿邊緣直線（或曲線）焊接的焊縫；T型焊縫間隙是指兩種母材按T型焊接在一起的焊縫間隙。為了保證焊縫中兩種母材完全熔合，焊接前應(yīng)根據(jù)焊接工藝要求在接頭處做適當(dāng)?shù)钠驴?。鋼結(jié)構(gòu)焊縫中常見的坡口有I型（薄板對接）、V型（中板對接）、X型（厚板對接）、V型（T）和K型（T）。

1.2 常見內(nèi)部缺陷

由于實際焊接過程中會受到工藝、外部環(huán)境等相關(guān)內(nèi)外因素的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊縫不可避免地會出現(xiàn)內(nèi)部缺陷。一般來說，常見的內(nèi)部缺陷有夾渣、氣孔、裂紋、不透性和不相容性。然而，就焊接缺陷的性質(zhì)而言，氣孔和夾渣是一般缺陷，對整體焊接強度影響不大，而其他累積缺陷則更為嚴重，這將導(dǎo)致整體焊接強度的降低[1]。

1.3 焊接缺陷的影響

隨著時代的進步，鋼結(jié)構(gòu)材料的性能和強度不斷更新。這些優(yōu)質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)材料已廣泛應(yīng)用于各種建筑中。然而，鋼結(jié)構(gòu)材料的主要連接方式是焊接。焊接仍然是一個重要的步驟，容易出錯。無論是老技師還是新技師，他們都會或多或少地犯一些低級錯誤。焊接會受到環(huán)境和天氣的影響，容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。最常見的問題是夾渣、氣孔、未熔合、未焊透等。一般來說，如果只有一個孔或點夾渣，那么如果形成一組孔或不規(guī)則形狀的夾渣，焊縫的整體強度不會受到很大影響。熔渣或未熔合的問題將非常嚴重，甚至導(dǎo)致整個鋼結(jié)構(gòu)材料的整體強度和質(zhì)量。

2 超聲波探傷原理及類型

超聲波探傷是超聲在不同介質(zhì)中的反射。超聲波通過部件表面的耦合劑進入部件。當(dāng)它遇到缺陷或部件底部時，它會反射回探針。根據(jù)超聲波探傷儀熒光屏上反射波的位置和振幅高度，計算出反射波的位置和大小。超聲波探傷方法的主要優(yōu)點是：定位準確、定向性強、傳播過程中的散射和衰減；波形轉(zhuǎn)換、折射和反射發(fā)生在非均質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)中，通過不同形式的缺陷反射，使探傷更加高效、準確。超聲波探傷方法產(chǎn)生的能量大于聲波，因此可以采用超聲波探傷。損傷法在建筑鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用誤差小，探測深度大。在反射作用下，鋼結(jié)構(gòu)中的分層、裂紋、氣孔、夾渣等缺陷可以全部或部分檢測出來。通過對超聲波探傷波形的分析，結(jié)合不同的特點，將超聲波探傷儀分為A、B、C三類，其中A型超聲波脈沖反射探傷儀應(yīng)用廣泛[2]。

3 超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用分析

目前，我國鋼結(jié)構(gòu)無損檢測方法主要有渦流檢測、超聲波檢測、鐵磁粉末檢測、滲透檢測、射線檢測等。其中，超聲波檢測應(yīng)在實踐中加以應(yīng)用。它是最常用的。超聲波由于其自身的特點，常被用于建筑鋼結(jié)構(gòu)的缺陷檢測。由于其波長短、穿透力強，可以在不同介質(zhì)中傳播。當(dāng)遇到不同介質(zhì)的界面時，會自動發(fā)生折射、反射、衍射或波形轉(zhuǎn)換。此外，超聲波的方向也很好，可以在黑暗環(huán)境中準確地找到所需的目標。因此，操作者可以通過定向發(fā)射來準確地檢測焊縫中的缺陷。在建筑物鋼結(jié)構(gòu)檢測中，除超聲波檢測外，通常采用反射法檢測鋼結(jié)構(gòu)。在檢測過程中，操作者可以通過回波聲壓來準確檢測焊縫缺陷。通常在施工中，建議使用2-5MHz探頭進行超聲波探傷。2-2.5MHz具有較高的性價比。探頭角度選擇有多種類型。在鋼材選擇中，推薦使用K2.0（β600）或K2.5（β700）鋼材。

4 焊縫常見缺陷類型及超聲檢測中的識別

4.1 氣孔

在焊接過程中，當(dāng)熔池仍處于高溫階段時，如果氣體被吸收或相應(yīng)的冶金過程產(chǎn)生一定量的氣體，如果這些氣體在冷卻和凝固前不能及時溢出，則在隨后的焊接金屬中會形成氣體?？谆蚩住３暀z測氣孔時，單個氣孔形成的波形較為穩(wěn)定，回波高度較低。一旦氣孔非常密集，探頭的方向運動會立即產(chǎn)生波形波動，從而達到探傷的目的。

4.2 沒焊透

焊接后，如果焊縫中有金屬渣或非金屬夾雜，則會在焊縫中形成夾渣。一般分布不規(guī)則，有少量形狀和條帶。點夾渣對焊縫整體強度影響不大，超聲波探傷中波幅不高。帶內(nèi)夾渣的影響較大，檢測到回波信號呈鋸齒狀。一旦探頭被轉(zhuǎn)換，振幅將立即改變[3]。

4.3 沒有滲透

如果在焊接過程中金屬未完全滲透，則會出現(xiàn)不透性缺陷。未穿透缺陷通常發(fā)生在焊縫中心線上，且具有長度長的特點。當(dāng)探頭沿焊縫中心線移動時，非穿透部分的反射波形相對穩(wěn)定，非穿透部分的反射波形變化較大。

4.4 不融合

當(dāng)所用填充金屬未與母材完全熔合或填充金屬層之間的熔合不完整時，這是一種常見現(xiàn)象。當(dāng)探頭在未使用的區(qū)域移動時，波形通常是穩(wěn)定的。如果它向兩邊移動，反射波的振幅會發(fā)生很大的變化，有時只從一側(cè)移動。

4.5 裂紋

如果焊接過程中或焊接后焊縫與母材之間的熱影響區(qū)出現(xiàn)局部裂紋，通常稱為裂紋。在超聲檢測中，波形一般較寬，回波峰值較高。當(dāng)探頭在這個區(qū)域來回移動時，反射波會反復(fù)波動。

5 結(jié)語

超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測中非常有效。由于其自身的獨特性，可以準確地實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的焊縫檢測。對于不同類型的問題，轉(zhuǎn)換探針時會收到不同的特性。隨著性能的不斷提高，超聲波無損檢測可以檢測出焊縫的質(zhì)量?？梢愿玫乇ＷC鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和強度。