鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)中超聲波探傷技術(shù)的應(yīng)用淺析

任海峰

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，無(wú)損檢測(cè)中的超聲波探傷技術(shù)是新興的一項(xiàng)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的使用比較廣泛，并且是一項(xiàng)重要的技術(shù)。超聲波技術(shù)的科學(xué)合理使用能夠檢查鋼結(jié)構(gòu)的夾渣以及裂紋，以此充分掌握鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。使用該項(xiàng)技術(shù)的安全系數(shù)比較高，而且比較方便快捷。超聲波探傷技術(shù)的構(gòu)成主要包含超聲波探傷儀、探頭以及耦合劑等，在介質(zhì)中超聲波傳播時(shí)波型比較多，落實(shí)檢驗(yàn)工作的過(guò)程中，比較常見的波型有橫波、縱波、板波以及表面波等。技術(shù)原理如下：使用探頭完成超聲波的發(fā)射工作，在檢驗(yàn)材料時(shí)快速完成傳播工作，如果在檢測(cè)的材料的過(guò)程中如果有氣孔、夾渣以及裂紋存在，一些超聲波將會(huì)被反射，讓超聲波接收器接受，并且將其現(xiàn)實(shí)在屏幕上，通過(guò)計(jì)算以及分析回波，能夠掌握檢驗(yàn)材料的實(shí)際情況。

1 鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)的重要性

當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中十分重要，如果鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，可能會(huì)影響到整個(gè)建筑的安全性。在很多橋梁和高層建筑中都大量應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，如果橋梁和建筑中不能使整個(gè)結(jié)構(gòu)達(dá)到基本的質(zhì)量要求，那么如果受到了極端惡劣天氣的影響和人為等壓力的破壞，可能會(huì)使整個(gè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外產(chǎn)生損壞，也使內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷，這樣容易導(dǎo)致安全事故，也會(huì)引發(fā)人們的經(jīng)濟(jì)損失，社會(huì)和人們的正常生命安全都受到威脅。所以，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的前期無(wú)損檢測(cè)是非常重要的。同時(shí)在建筑和橋梁之外，我們?cè)诤芏嗥嚒⒒疖囓壍乐卸寄軓V泛地見到鋼結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)其無(wú)損檢測(cè)能夠有效的避免安全事故時(shí)，安全性能得到提升。

同時(shí)，當(dāng)前無(wú)損檢測(cè)率的提高也提升了人們正常生產(chǎn)生活，使我們超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠達(dá)到較高的無(wú)損檢測(cè)要求，這種檢測(cè)技術(shù)是一種質(zhì)的飛躍，我們必須要加強(qiáng)廣泛的應(yīng)用來(lái)提升現(xiàn)代生活的質(zhì)量性和安全性。

2 鋼結(jié)構(gòu)的缺陷

即便鋼結(jié)構(gòu)和其他很多的材料具有不可替代的特點(diǎn)，但是，使用過(guò)程中也具有多方面的缺點(diǎn)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容[1]。

（1）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷。就現(xiàn)下鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠看出，由于該方面的設(shè)計(jì)工作者缺失，而且經(jīng)驗(yàn)也缺乏，在具體落實(shí)設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，對(duì)于數(shù)據(jù)計(jì)算工作的依賴程度比較大，能夠運(yùn)用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)較少，人工干預(yù)能力確實(shí)，并且目前對(duì)于低造價(jià)的情況比較重視，使得鋼結(jié)構(gòu)可靠性較低，導(dǎo)致上述現(xiàn)象存在的主要原因是由于人為因素造成的。

（2）鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)缺陷。鋼結(jié)構(gòu)的材料種類比較多，因不同的元素占據(jù)了不同的比例，從而影響到了鋼結(jié)構(gòu)材料性能，在冶煉鋼材之前，需要做好原材料的選擇工作，在對(duì)鋼材進(jìn)行軋制以及冶煉的過(guò)程中，由于受到工藝設(shè)備的限制，會(huì)對(duì)鋼材的質(zhì)量產(chǎn)生影響，主要的表現(xiàn)形式是鋼材中有裂紋存在，面對(duì)這種情況，需要嚴(yán)格進(jìn)行材料的監(jiān)督審核工作。

（3）鋼結(jié)構(gòu)連接缺陷。組成建筑物的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是形式不同的各種類型的鋼產(chǎn)品的組合體，主要用焊接的方法連接鋼結(jié)構(gòu)的不同體系，這樣一來(lái)，能夠有效地節(jié)省連接空間，并且保障結(jié)構(gòu)的剛性連接。但是，由于焊接環(huán)境以及焊接工藝水平的影響，導(dǎo)致干結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，并且在鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了氣孔、夾渣等，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不佳。

3 無(wú)損檢測(cè)中超聲波探傷技術(shù)檢測(cè)缺陷等級(jí)的評(píng)定

在等級(jí)評(píng)定過(guò)程中，主要對(duì)三方面的等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，分別是無(wú)損檢測(cè)的技術(shù)規(guī)則分析、焊縫處的記數(shù)方法、抽樣檢驗(yàn)合格判定。

其中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的超聲波探傷技術(shù)需要嚴(yán)格的遵守?zé)o損檢測(cè)測(cè)的技術(shù)規(guī)則，一般在焊縫內(nèi)部都具有不同的等級(jí)，表示的傷情也不同。一般一級(jí)焊縫需要探傷比例100%，需要每一個(gè)檢測(cè)材料都無(wú)損傷。同時(shí)，在二級(jí)焊接處需要探傷比例為20%，一般按照工廠制作焊縫，進(jìn)行探傷也要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫按照同一類型、同一施焊條件進(jìn)行百分比的計(jì)算。

探傷長(zhǎng)度不得少于2cm，也不能小于一條焊縫，這樣才符合當(dāng)前的無(wú)損檢測(cè)的要求。同時(shí)在焊縫處的技術(shù)方法方面需要以10cm的焊縫為臨界值，工廠制作焊縫的過(guò)程中，如果超過(guò)十厘米，則每條焊縫記為一處，這樣通過(guò)分段計(jì)數(shù)的方式，能將不同的長(zhǎng)度分為四段，一般每3cm設(shè)置一處焊縫。最后，在抽樣檢測(cè)的過(guò)程中，可以對(duì)單拼接材料進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)時(shí)每一批的材料都需要保證合格，如果不合格率超過(guò)5%，那么整批材料都要重新進(jìn)行制定，同時(shí)對(duì)于不合格材料的兩側(cè)要增加焊縫的延長(zhǎng)線，如果不合格率超過(guò)3%，可能整一個(gè)材料批次都不符合，不合格要對(duì)所有剩余的材料進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)。

4 普通鋼結(jié)構(gòu)焊接所出現(xiàn)的缺陷、原因和對(duì)策

焊縫在所有的鋼結(jié)構(gòu)中通常情況下可以將其分為未焊透、夾渣、未熔合以及氣孔等類型，并且還有可能出現(xiàn)裂紋。到目前為止，仍然沒有很好的方法能夠使超聲波探傷做出精確無(wú)誤的判斷。目前的探傷工作也僅僅是借助超聲波反射出的波形進(jìn)行綜合分析，在此基礎(chǔ)上才能得到比較精準(zhǔn)的結(jié)論。

（1）出現(xiàn)夾渣。在焊接鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，多多少少都會(huì)有一定的夾渣存在，會(huì)威脅到鋼材的質(zhì)量以及焊接，夾渣中存在的主要問(wèn)題有以下方面：在點(diǎn)狀的夾渣中就會(huì)形成和氣孔相似的回波信號(hào)，此時(shí)，檢測(cè)工作者需要做好一系列的記錄工作。其次，在出現(xiàn)條狀?yuàn)A渣的情況下，就會(huì)出現(xiàn)鋸齒狀的波幅。最后，一旦波形呈現(xiàn)出樹枝的形狀，則不同的方向探測(cè)時(shí)所體現(xiàn)出來(lái)的反射波幅則不同。導(dǎo)致這種缺陷存在的主要原因是：在實(shí)施焊接工作的過(guò)程中，不僅焊接的電流太小，而且焊接的速度也比較快，導(dǎo)致一些夾渣不能及時(shí)飛走，并且金屬焊接工作的純度也不高，其中含有硫之類的成分。要想避免這種情況的出現(xiàn)，就需要正確使用焊接電流，放慢焊接速度，在開展焊接工作之前，需要做好雜質(zhì)的清理工作。

（2）沒有焊透。在鋼結(jié)構(gòu)中也經(jīng)常出現(xiàn)沒有焊縫的問(wèn)題，通過(guò)使用超聲波探測(cè)的方法就會(huì)使這種問(wèn)題體現(xiàn)出來(lái)。在面臨這樣的缺陷時(shí)，波幅通常情況下比較高，這種缺陷嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生雷文，導(dǎo)致這種問(wèn)題出現(xiàn)的關(guān)鍵原因是焊接過(guò)程中的焊接速度條塊或者焊接電流太小，以及運(yùn)條角度不一致引起的。為了避免這種缺陷的存在，通常情況下，會(huì)使用正確的焊接方法，以此有效地保障鋼材的焊接質(zhì)量，使汽輪處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，達(dá)到提升生產(chǎn)力的作用。

（3）焊接中出現(xiàn)氣孔。隨著氣孔的大小，超聲波的波形會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，就比如，一些單一的氣孔，雖然波形比較穩(wěn)定，但是縫隙是單一的。因探測(cè)方向的差異，就會(huì)得到不同的探測(cè)結(jié)果，因此，探測(cè)工作需要來(lái)回進(jìn)行，這樣一來(lái)，能夠降低探測(cè)過(guò)程中的失誤。導(dǎo)致氣孔出現(xiàn)的原因有以下方面：使用手工的方法對(duì)這些鋼材進(jìn)行焊接時(shí)，電流太大、太小或者雜質(zhì)沒有清除干凈，或者是電壓過(guò)高都有可能產(chǎn)生這些問(wèn)題。減少焊接面積會(huì)相應(yīng)降低運(yùn)行效率，要想對(duì)這種類型的缺陷進(jìn)行預(yù)防，就應(yīng)該避免不相關(guān)的雜質(zhì)的出現(xiàn)，要處理好生銹的鋼材，而且在落實(shí)焊接工作時(shí)，應(yīng)該選擇對(duì)應(yīng)的電流、電壓以及焊接速度。

（4）焊接中出現(xiàn)裂紋。對(duì)于具備一定工作經(jīng)驗(yàn)的工作人員而言，在超聲中會(huì)發(fā)現(xiàn)裂紋，此時(shí)的波形比較寬，而且高度也比較高。和其他的缺陷相比較而言，裂紋的危害比較大，因此，做好裂紋的防范工作顯得非常關(guān)鍵。導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的主要原因是，在焊接裂紋的過(guò)程中，受熱不均勻，并且在外力的作用下，冷卻速度比較快，使其沒能完全合在一起，因此，就會(huì)出現(xiàn)大小不一的裂紋。為了避免這些裂紋的出現(xiàn)，需要選擇含有少量錳以及硫的鋼材，以此提升焊縫的自由伸展程度。先進(jìn)焊接技術(shù)的使用可以有效地降低出現(xiàn)裂紋的概率。

（5）焊接中出現(xiàn)未完全熔合的情況。在使用超聲波實(shí)施探測(cè)工作時(shí)，沒有融合的缺陷對(duì)波形的反射比較穩(wěn)定，后在對(duì)兩側(cè)的焊縫進(jìn)行探測(cè)時(shí)，很有可能在一側(cè)處無(wú)法獲取探測(cè)結(jié)果。如果焊接的速度比較快，焊接角度不正確，就會(huì)出現(xiàn)未完全熔合現(xiàn)象。面對(duì)這種問(wèn)題，需要選擇正確的焊接方式以及何時(shí)的探測(cè)角度，同時(shí)要控制電流的大小。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著現(xiàn)代工程項(xiàng)目的逐漸發(fā)展，在對(duì)建筑材料和建筑質(zhì)量的檢測(cè)過(guò)程中，需要應(yīng)用更加科學(xué)和先進(jìn)的技術(shù)手段。鋼結(jié)構(gòu)是建筑工程中經(jīng)常使用的一種結(jié)構(gòu)，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)中的超聲波探傷技術(shù)，能夠保證快速及時(shí)的發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，有效地解決其，內(nèi)部的質(zhì)量問(wèn)題，保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。根據(jù)超聲波探傷技術(shù)中的氣孔，夾渣，裂紋以及其它問(wèn)題的識(shí)別，能夠有效地應(yīng)用在其中，也能夠?yàn)槲覈?guó)的，建筑工程有效的發(fā)展促進(jìn)。