钢膜结构焊缝的超声探伤

1  前言近年来，世界各国越来越多地采用钢膜结构，因为和其它材料的结构相比，钢膜结构具有强度高，塑性好，效率和建造期短等优点，因而被广泛地用于工业和民用建筑中。钢膜结构中的薄弱环节焊接接头，其内部质量的控制主要采用超声探伤来检测。本文结合多年来的实践，对钢膜结构焊缝检测中的问作探讨。

　　2钢膜结构中焊缝检测的目的焊接接头是种性能不均匀体，应力分布又复杂，况且受人为因素焊接工艺焊接技术焊接条件等诸多因素的影响，在制作过程中做不到绝对的不产生焊接缺陷，而焊接结构旦在运行中出现事故必将造成惨重的损失，因此无论国内还是国外，对钢膜结构焊缝质量的要求都非常严格。我国自从实施了工程监理制度以后，对钢膜结构件焊缝的无损检测越来越重视，不但要求对对接焊缝进行超声探伤检测，而且对角焊缝也需进行超声探伤检测，有的角焊缝还要求达到级焊缝质量。设计者提高焊缝质量等级的目的，显然是通过提高钢膜结构件制作的要求来降低安全系数的取值，达到钢膜结构件的轻型化，同时也节约了材料。为此，超声探伤在钢膜结构件制作安装中得到越来越广泛3超声探伤检测3.1探伤人员必须具备探伤理论和探伤经验超声探伤规范对检验人员明确规定，从事焊缝探伤的检验人员必须掌握超声波探伤的基础技术，具有足够的焊缝超声波探伤经验，并掌握定的材料焊接基础知识。因为超声探伤是种专业性和经验性均很强的检验技术，结果旦出现错判，将直接影响到钢膜结构探伤之前定要了解清楚受检工件的材质结构曲率厚度焊接方法焊缝种类坡口形式焊缝余及背面衬垫沟槽等情况，并制定相应的探伤工艺。不同的焊接工艺对超罗旭辉钢膜结构焊缝的超声探伤声探伤有不同的要求，对缺陷的判断亦有所不同。例如采用陶瓷衬垫，单面焊接双面形成的，2气体保护焊这种焊接工艺来焊接的焊缝，其焊缝容易出现密集气孔类缺陷，焊缝底部有可能产生夹渣未焊透甚至裂纹，特别是在野外制作，由于焊接环境和焊接条件的影响，探伤时更要留意是否有上述缺陷。在广州内环路某工程的钢箱梁检测过程中，发现有条底板对接焊缝，在接近底部有微弱的反射波出现，且差不多整条焊缝在相同的位置出现此类反射波，般情况下，探伤人员都会认为是底波反射或是底部面不平整而出现的反射波，但根据焊接知识和实践经验，此反射波很可能是缺陷波。刨开此焊缝后，可清楚地看到未焊透和夹涪缺陷。碰到此种情况，应仔细检，焊缝缺陷，则应选择不同角度或值的探头，进行比较复验。通过几种不同角度探头的复验比较，会发现在某种角度下，局部出现强烈的反射波，并以此定出缺陷深度。分析其原因是由于赶工期，在台风雨刚过去就进行施焊，钢板又厚。预热时间也不够，再加上底板上还贴有加强板，加强板里有积水而造成此事故。

　　3.2角焊缝的超声探伤在焊缝探伤中，角焊缝的内部缺陷的检出难度最大，尤其是腹板较薄的角焊缝，其缺陷伤工艺应用不当，或探伤经验不够，就可能无法检出缺陷。在广州某工程的钢膜结构检测时，梁的腹板板厚为10rnrn翼缘板板厚为12mm检时，初探用i=2探头前沿为i0=18mm的探头对此角焊缝进行探伤，探伤结果全部合格。

　　但事实并非如此，改用角度为70探头前沿为A=9mm的探头进行复探，结果是整条焊缝在深度范围为7.07，5mm的位置均为未焊透缺陷，复探结果与初探结果完全相反。造成这样所致。现分析如下假定角焊缝的宽度为1可以通过角形各边长的换算关系中解释上述现象，缺陷次波能检测的最小深度2，两种探头对缺陷的检出情况1.

　　次可检测的次可检测的探头缺陷深度范围无法检测出缺陷角度=70若采用JU2，探头前沿为i0=18mm的探头，从1可知这种探头无论是次波还是次波都是无法检测出深度范围在7.0 7.5的缺陷，就这类角焊缝而言，这种探头次波探出的最小深度为=10+1818肌152= 14规范般不允许采用次波来判断缺陷，因为超声波能量随传播距离的增加而衰减，从而导致检测灵敏度的降低，且次波因有波型转换生成其它波及杂波的干扰，就很难探出缺陷来。若采用角度为70前沿为=9，度范围在6.9可此探头的次波则可检测出深度范围在7.07.5，1的缺陷。故在角焊缝探伤中，应尽可能采用角度大且前沿短在角焊缝探伤中，还有类未焊透缺陷，它面平滑规则，且未焊透有定的宽度，属非常严重的缺陷，但这样严重的缺陷可能因为缺陷的反射在荧光屏上出现的位置与实际不符，被误认为是边角反射而导致缺陷漏检。让我们来分析下造成这样的原因，由于此缺陷到未焊透面时，声波经界面反射而改变方向，超声仪无法接收到反射回波，因此波屏在该位置无缺陷波或反射很弱。如何将这类缺陷检测出来呢，种方法是选用大折射角的探头，尽量使用主声束与缺陷垂直，以获得最大的反射；另种方法，当次波探测出现较强的反射波时，虽然其显的位置不在焊缝上，亦不在翼缘板的内侧壁上，但遇到此种情况时，应分析缺陷最大反射波的位置可能是由于副声束的反射引起的3.众所周知，从探头发射的声束是有扩散的，扩散程度用扩散角来，声束通常分为主声束和副声束，探头的折射角是指主声束的折射角，探伤也是利用主声束来检测的，主声束能量大，反射回波强烈，但副声束也并非完全无所作为。象上述情况就可以从上副声束的反射回波来探出缺陷，但由于副声束的折射角已经不是原探头折射角，所以探伤者需认真分析辨别，才能确定是否存在缺陷波。

　　假定探头的折射角为0，扩散角为04，则上副声束角为3上=扣0，下副声束角为37=浪0，可3±卟37.在同深度，的情况下，主声束上副声束和下副声束的水平距离分别为0扭80±和，80下，很显然，上副声束找到的缺陷，其水平距离大于标称值主声束找到的缺陷时的水平距离，下副声束找到的缺陷，其水平距离小于标称值。上副声束在处的反射回波在波屏上显出来的位置在翼缘板上，而并非在焊缝里。故在角焊缝探伤时，若出现缺陷位置在翼缘板上，它很可能是严重的未焊透缺陷。若是厚钢板，则可换个直探头，在翼缘板侧壁上来探测，进步确定它是否缺陷。

　　3.3里缺陷的超声探伤焊缝的里缺陷近探测面的探伤也是比较困难的，般要通过次波来判断，罗旭挥钢膜结构焊缝的超声探伤对尸深度小于5，1的缺陷都应采用次波来探。凶为面有油层和衣面凹洼处的存在，而油足的声速远低于钢速而产生很多面杂波来干扰正常的缺陷波，从而很难区分是否存在缺陷波。我们可以从油层和钢的声速的不同来解释此现象，因为钢的横波声速为3而油层的声速还不到1 50013，假定面凹洼处的深度为2则通过计算可知，在油层走过的时间为2150，3，而250，3时间在钢中传播的距离为2150，83换言之，即面2mm凹洼处，由于在超声仪中是按钢的声速来计算的，它在波屏上显出来的深度为4.3.因此，在深度为5，之前面的缺陷波的，定要通过次波来证实。

　　3.4特殊位置缺陷的超声探伤在对接焊缝中，有种缺陷应引起高度重视，它在波屏显的位置在底部或面位置。5，若探头在人处和8处均能接收到反射回波的话，则很有可能该处熔合线上有缺陷，虽然反射回波的位置是焊缝的底部的位置，容易误判为焊角反射，但仔细分析可知，若是焊角反射，则探头在8处就不可能接收到反射回波，因为在8处的反射是发散的，同时应结合焊缝面的检查，若无咬边的话，肯定是熔合线附近的缺陷。

　　同理。6，若探头在人处和8处均能接收到反射，波的话，则很有可能该处熔合线上也有缺陷。

　　3.5缺陷的测量超声波检测中，有些探伤人员将大缺陷测成小缺陷，究其原因，当缺陷反射波高大于满屏高大于，操作者在测定该缺陷时，将反射波降至满屏高以下来找缺陷的最大反射，以确定缺陷深度和位置。而在测长时，则将此时的波高用半波高度法648来测定，而使大缺陷变成了小缺陷。正确的方法应是将该缺陷射波，以两端点6法测定其长度，而不应以半波高法来测定其长度。实际上所有条状缺陷都应该用端点648法进行测长，否则将造成误判把超标缺陷判断为未超标缺陷，直接影响到钢膜结构的使用安全，带来工程隐患。

　　4结束语超声波探伤作为钢膜结构焊缝质量控制的主要手段，除要求探伤人员掌握超声波探伤专业方面的理论知识外，还必须了解焊接工艺现场焊接环境和其结构情况等，同时，超声探伤人员的实际探伤经验也是非常重要的因素。

　　因此，探伤人员应不断探索，积累经验，才能对可能产生的焊接缺陷作出正确的判断，保证探伤结果正确可靠，以达到焊缝检测的目的，保证工程质量。