鋼結(jié)構(gòu)不等厚板對接焊縫的超聲波檢測

尹菲默 張春梅

摘要：如今，在社會的不斷發(fā)展過程中，科學(xué)技術(shù)也得到了進一步的提高。這也使的我國各行各業(yè)都發(fā)生了巨大的變革，鋼結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)良性能被廣泛的應(yīng)用在建筑業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域。在鋼結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用過程中，在受力較大處常常采用不等厚板對接滿焊來提高鋼結(jié)構(gòu)的強度。但在焊接的過程中，由于兩側(cè)不等厚，因此在焊接過程中會出現(xiàn)受熱不均的現(xiàn)象，如此便會造成焊接部位產(chǎn)生較大的應(yīng)力，對結(jié)構(gòu)的強度有所影響?；诖?，本位圍繞著鋼結(jié)構(gòu)不等厚板焊縫展開論述，對其對接接頭型式展開論述，并利用超聲波對焊接縫處進行檢測，以保障鋼結(jié)構(gòu)焊縫的質(zhì)量

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);不等厚板;焊縫;超聲波;檢測

一、結(jié)構(gòu)件不等厚板的對接接頭型式

在進行鋼結(jié)構(gòu)不等厚板焊接的過程中，一般情況下采用X型坡口的方式進行焊接，焊接方式為雙面焊接。通常情況下在焊接時由兩種對接接頭的型式，一種是一邊斜面，另一邊平口;另一種是兩邊均為斜面，具體焊接型式如圖1所示：

二、準確定位

在進行超聲波對焊縫進行檢查時，如果對在斜面上進行探頭感應(yīng)，雖然探頭角度沒有任何變化，但顯示屏上所顯示處的數(shù)據(jù)只有聲程是對的，其余水平和深度位移的相關(guān)數(shù)據(jù)具有一定的錯誤性。為了保障定位等數(shù)據(jù)的準確，需要在其中引入一個新的K值。

根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可以進行K值的計算：

式中：

θ ----斜面與水平面的夾角;

α ----超聲波探頭探測時的角度;

L ---- 在斜面進行探傷時所探傷的前沿長度;

根據(jù)關(guān)系式可以得知：

在改變超聲波探頭探測時的角度與斜面進行探傷時所探傷的前沿長度時，便能對焊縫位置進行準確的定位。

三、準確評級

在對不等厚板焊縫進行超聲波檢查的過程中，在條件不發(fā)生改變的情況下，對同一焊縫進行檢測時超聲波所反射出的反射波高和反射距離具有一定的比例關(guān)系，通過上述工序后，能夠?qū)缚p進行準確的定位。本位以水平掃描為例，如果在檢測過程中某一位置出現(xiàn)距離和波幅與DAC曲線差異較大的反射波。在精確的計算后發(fā)現(xiàn)，波形衰減只與α和θ有一定的關(guān)系，如果在對同一斜面進行檢測時，利用的探頭也是同一個探頭，那么便可以通過增益的調(diào)整來進行準確的評級，具體內(nèi)容如下：

3.1水平法調(diào)節(jié)的掃描速度

在利用水平法對掃描速度進行調(diào)節(jié)時主要是通過K值的改變來進行，此時在焊縫的同一區(qū)域所出現(xiàn)的發(fā)射波具有如下關(guān)系：在平面處的聲程和斜面處的聲程關(guān)系為：

由此式可以得知，斜面和平面的聲程比為：

如果在探傷的過程中利用CSK-ⅢA試塊來對探傷靈敏進行調(diào)節(jié)，回波聲壓和波形的距離也具有如下關(guān)系：

探傷過程中所出現(xiàn)的回波分貝差值為：

對△的絕對值進行調(diào)整便能夠進行正常的定級。

3.2利用深度法對掃描速度進行調(diào)節(jié)

在利用深度法對掃描速度進行調(diào)節(jié)時主要是通過K值的改變來進行，此時在焊縫的同一區(qū)域所出現(xiàn)的發(fā)射波具有如下關(guān)系：在平面處的聲程和斜面處的聲程關(guān)系為：

由此式可以得知，斜面和平面的聲程比為：

如果在探傷的過程中利用CSK-ⅢA試塊來對探傷靈敏進行調(diào)節(jié)，回波聲壓和波形的距離也具有如下關(guān)系：

探傷過程中所出現(xiàn)的回波分貝差值為：

對△的絕對值進行調(diào)整便能夠進行正常的定級。

3.3聲程法調(diào)節(jié)的掃描速度

在利用深度法對掃描速度進行調(diào)節(jié)時，由于聲程與K值沒有直接的關(guān)系，而且聲程只與脈沖波在發(fā)出和接受之間的時間有關(guān)系，因此在超聲波探測儀進行不等厚板焊縫的檢測時，通過K值和前沿距離的更改能夠看出波幅與曲線是否能夠一一對應(yīng)，該種方法相較于前兩種較為簡便使用，不需要進行參考增益的調(diào)節(jié)，因此被廣泛的應(yīng)用與焊縫的檢測過程中。

四、信號識別與評定

4.1判斷超聲波檢測儀所發(fā)出的偽信號

在對不等厚板焊接處的焊縫進行超聲波檢測的過程中，偽信號是常見的一種信號，該信號對檢測結(jié)果沒有任何參考價值，甚至?xí)绊憴z測結(jié)果的準確性。因此，在檢測的過程中相關(guān)計算人員要學(xué)會區(qū)分偽信號：①在對焊縫進行檢測的過程中，探測頭常常會遇到焊角反射的情況，該種情況下一般與焊縫的余高有較大的關(guān)系，一般情況下，余高越高，反射越大，在對此種情況進行判定時可以用手指沾耦合劑觸碰焊角處，觀察發(fā)射波是否會跳動;②耦合劑反射，如果在探測過程中探頭前耦合劑涂抹太多也會引起反射信號的改變。

因此，為了辨別焊縫探測波形的質(zhì)量，防止出現(xiàn)漏檢、誤檢的情況，在檢測過程中需要關(guān)注以下幾點：①在檢測過程中，選用性能良好的儀器和探頭，在檢測之前還要對一起進行檢測，避免出現(xiàn)探頭和儀器出現(xiàn)雜波而對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響;②對焊縫連接位置的上下表面的回波進行細致的甄別，通過焊縫結(jié)構(gòu)和外形的觀察來判定超聲波回波信號是否準確;③在進行回波評判時盡量選擇一次回波法，避免出現(xiàn)誤判的情況。4.2缺陷信號的識別 在不等厚板焊接的過程中，一般會出現(xiàn)焊接裂紋、未融合、未焊透3種損害結(jié)構(gòu)強度的焊接問題。如果焊縫出現(xiàn)這三種問題，利用超聲波檢測時回波幅度較大。但有時由于不等厚板的結(jié)構(gòu)限制會產(chǎn)生較低的回波幅度。因此，在檢測過程中需要采用多個探頭對焊縫進行多次掃查，從而避免出現(xiàn)誤檢、漏檢的情況。

五、結(jié)語

隨著社會的逐步發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)由于其自身優(yōu)異的性能被應(yīng)用于各行各業(yè)，在鋼結(jié)構(gòu)的連接過程中，焊接是最為常見也是應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)，在焊接的過程中，難免會遇到不等厚板焊接，在此種條件下進行焊接時常常會出現(xiàn)裂紋、未融合、未焊透等焊接缺陷，如此會嚴重的影響鋼結(jié)構(gòu)的性能，如果有缺陷的焊接結(jié)構(gòu)在受力較大處應(yīng)用，會嚴重的影響整體結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。因此對焊縫進行嚴格的檢測時必不可少的工作之一，其中超聲波檢測便是最為關(guān)鍵的一種檢測技術(shù)，該種技術(shù)能夠有效的檢測處焊縫所存在的缺陷，以次來剔除不合格的焊接產(chǎn)品。因此，相關(guān)行業(yè)應(yīng)當(dāng)加大對超聲波檢測的應(yīng)用力度，一次來推薦我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。