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超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用
摘 要 鋼結(jié)構(gòu)憑借其優(yōu)質(zhì)的性能在現(xiàn)代建筑中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)使用時(shí)的一個(gè)技術(shù)重點(diǎn)與技術(shù)難題便是焊接過(guò)程，而焊縫出現(xiàn)缺陷也是常有的狀況，如何能夠?qū)崿F(xiàn)建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)準(zhǔn)確找出問(wèn)題所在，超聲波是一個(gè)絕佳的選擇。本文將對(duì)超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用展開(kāi)探討。 關(guān)鍵詞 超聲波；建筑；鋼結(jié)構(gòu)；探傷 中圖分類號(hào)TU39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）100-0153-02 1建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫類型及焊縫內(nèi)部缺陷 隨著當(dāng)代建筑技術(shù)的日新月異，鋼結(jié)構(gòu)在建筑中使用的越來(lái)越頻繁。高強(qiáng)度鋼一般是指屈服強(qiáng)度大于1380MPa的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。20世紀(jì)40年代中期，美國(guó)用AISI4340結(jié)構(gòu)鋼通過(guò)降低回火溫度，使鋼的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1600MPa～1900MPa。50年代以后，相繼研制成功多種低合金和中合金超高強(qiáng)度鋼，如300M、D6AC和H一11鋼等。60年代研制成功馬氏體時(shí)效鋼，逐步形成18Ni馬氏體時(shí)效鋼系列，70年代中期，美國(guó)研制成功高純度HP310鋼，抗拉強(qiáng)度達(dá)到2200MPa。法國(guó)研制的35NCDl6鋼，抗拉強(qiáng)度大于1850MPa，而斷裂韌度和抗應(yīng)力腐蝕性能都有明顯的改進(jìn)。80年代初，美國(guó)研制成功AFl410二次硬化型超高強(qiáng)度鋼，在抗拉強(qiáng)度為1860MPa時(shí)，鋼的斷裂韌度達(dá)到160MPa·以上，AFl410鋼是目前航空和航天工業(yè)部門正在推廣應(yīng)用的一種新材料（本段數(shù)據(jù)較為詳實(shí)）。 鋼結(jié)構(gòu)的性能在不斷更新，這些質(zhì)量越來(lái)越優(yōu)質(zhì)的鋼材也讓建筑行業(yè)有了飛速發(fā)展，然而，作為主要的鋼結(jié)構(gòu)連接方式，焊接不僅是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是容易出差錯(cuò)的地方。焊接過(guò)程經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大大小小的缺陷，由于受到焊接工藝以及周圍環(huán)境的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊縫不可能沒(méi)有一點(diǎn)問(wèn)題，常見(jiàn)的內(nèi)部缺陷有夾渣、氣孔、未融合、未焊透等，通常如果只是單個(gè)氣孔或者是點(diǎn)狀?yuàn)A渣不會(huì)對(duì)焊縫整體強(qiáng)度構(gòu)成太大影響，一旦形成群狀氣孔或者產(chǎn)生不規(guī)則狀的夾渣或者未焊透以及未融合現(xiàn)象，問(wèn)題就會(huì)嚴(yán)重很多，甚至?xí)苯咏档秃缚p的整體強(qiáng)度。 2 超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用 目前常用的鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損探傷主要有如下途徑：超聲檢測(cè)（UT）、射線檢測(cè)（RT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）和渦流檢測(cè)（ET）等五種檢測(cè)方法，其中應(yīng)用最廣操作最方便的要屬超聲檢測(cè)了。產(chǎn)生波在建筑中的探傷原理主要是基于其自身的特性，由于超聲波波長(zhǎng)很短，且穿透力十分強(qiáng)，超聲波可以在不同介質(zhì)中傳播，一旦碰到不同介質(zhì)的分界面它會(huì)自動(dòng)發(fā)送折射、反射、繞射以及波形轉(zhuǎn)換。此外，超聲波具有很好的方向性，可以在黑暗環(huán)境中準(zhǔn)確的找到目標(biāo)，通過(guò)定向發(fā)射，能夠很好的發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)焊縫存在缺陷的地方。在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，通常會(huì)使用反射法來(lái)進(jìn)行探傷，通過(guò)對(duì)反射回波的聲壓的高低能夠很好的檢測(cè)出缺陷的大小，是一種十分使用的檢測(cè)方式。超聲波探傷中一般建議使用2-5MHz探頭，而2-2.5MHz相對(duì)是最為適宜的，而探頭角度的選擇也有講解，根據(jù)鋼材的特性，通常建議使用K2.0（β600）或K2.5（β700）。在采用超聲波探傷時(shí)，針對(duì)不同板材厚度采用的檢驗(yàn)等級(jí)與檢驗(yàn)方式也不一樣。A級(jí)檢驗(yàn)針對(duì)母材厚度〉50mm時(shí)，檢驗(yàn)方式為單面單側(cè)進(jìn)行；B級(jí)檢驗(yàn)針對(duì)母材厚度〉100mm時(shí)，采取單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)；當(dāng)焊縫母材厚度≥100mm，窄間隙焊縫母材厚度≥40mm時(shí)，通常需要采用C級(jí)檢驗(yàn)，會(huì)采用雙面雙側(cè)的方式進(jìn)行檢驗(yàn)（已添加數(shù)據(jù)）。 3 焊縫中常見(jiàn)缺陷的類型及其在超聲探傷中的識(shí)別 3.1氣孔 當(dāng)焊接過(guò)程中焊接熔池還處在高溫階段時(shí)，這時(shí)如果吸收了氣體或者相應(yīng)冶金過(guò)程產(chǎn)生了一定量的氣體，這些氣體如果不能在冷卻凝固前及時(shí)溢出那么后期就會(huì)在焊縫金屬內(nèi)形成氣孔或空穴。當(dāng)采用超聲波檢測(cè)氣孔時(shí)，單個(gè)氣孔形成的波形會(huì)較為穩(wěn)定，并且回波高度低，氣孔一旦十分密集，探頭定向移動(dòng)就會(huì)立刻產(chǎn)生波形此起彼伏的現(xiàn)象，從而達(dá)到探傷的目的。 3.2夾渣 焊接后如果焊縫內(nèi)有金屬熔渣或者非金屬夾雜物，那么就會(huì)在焊縫形成夾渣，通常它都是不規(guī)則分布，有點(diǎn)狀也有條狀。點(diǎn)狀?yuàn)A渣對(duì)于焊縫的整體強(qiáng)度沒(méi)有太大影響，用超聲波探測(cè)時(shí)波幅也不高。條狀?yuàn)A渣影響則會(huì)更大，探測(cè)時(shí)的回波信號(hào)通常會(huì)呈鋸齒狀，探頭一旦進(jìn)行平移，波幅會(huì)立刻有變化。 3.3未焊透 如果焊接接頭部分金屬?zèng)]有完全熔透，就會(huì)出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象。未焊透通常多發(fā)于焊縫中心線上，并且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，當(dāng)探頭在焊縫中心線上平移時(shí)，未焊透部分反射回的波形會(huì)較為穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)進(jìn)行同樣的檢測(cè)，反射波幅變化也不會(huì)太大。 3.4未融合 當(dāng)使用的填充金屬與母材間未能完全熔合，或者填充金屬層之間的熔合不透徹，這都是常見(jiàn)的未融合現(xiàn)象。當(dāng)探頭在未熔合區(qū)域平移時(shí)波形通常較為穩(wěn)定，如果移到兩側(cè)，反射波幅則會(huì)有較大變化，有時(shí)甚至只能從一側(cè)探到。 3.5裂紋 如果在焊縫或母材的熱影響區(qū)域內(nèi)，在焊接過(guò)程中或者焊后出現(xiàn)局部破裂的縫隙，這通�？梢苑Q為裂紋。裂紋回波的波幅寬，并且回波高度大，當(dāng)探頭在其上經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)連續(xù)出現(xiàn)反射波并且伴隨著波幅的變化，隨著探頭轉(zhuǎn)動(dòng)波峰還會(huì)出現(xiàn)上下錯(cuò)動(dòng)的現(xiàn)象。 4結(jié)論 超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中確實(shí)有非常有效的幫助，憑借其自身獨(dú)具的相關(guān)特性能夠很準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊縫的檢測(cè)。針對(duì)不同類型的問(wèn)題，探頭平移時(shí)都會(huì)收到不同特征與性質(zhì)的回波，采用超聲波無(wú)損探傷對(duì)焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)能夠更好的確保鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量與工程強(qiáng)度。 參考文獻(xiàn) [1]盧琴玉.超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用[J].福建建材，2011（4）. [2]周路云.鋼質(zhì)無(wú)縫氣瓶超聲波自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)研究[J].無(wú)損探傷，2011（4）. [3]鮑宗川.建筑鋼結(jié)構(gòu)常見(jiàn)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的思考[A].西南地區(qū)第十屆NDT學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C]，2009.
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