超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用分析

超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用分析

王焱琳

江苏钢建金属制品检测有限公司 江苏 宜兴 214231

摘要：随着国家和社会经济的进步，建筑行业有了较快的发展，在此过程中，现代信息技术的应用功不可没。以超声波探伤为例，在建筑钢结构检测的应用技术愈发成熟。而就建筑工程而言，钢结构对建筑工程的质量影响较大，因此，如何利用超声波探伤做好钢结构检测就显得尤为重要了。

关键词：超声波探伤；建筑；钢结构；检测；应用

引言：

在建筑工程中，在采购钢材时，会根据工程特点及国家相关标准选择质量合格、符合施工需求的钢材，因此，钢结构质量在现场施工的过程中，更容易受到施工的技术的影响，最典型的就是钢结构的焊接问题。而焊机过程中极易出现部分问题，如气孔、金属之间不融合等，而这些问题只用人力检测，误差较大，基于此，超声波技术的优点就显示出来，本文就超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用进行简要的分析。

一、超声波探伤与钢结构

（一）超声波探伤技术

超声波技术在人们日常生活中有较高的应用，其在探伤、焊接等多方面都有应用，而就目前的探伤技术中，超声比射线和渗透都更为安全。而就超声波探伤和钢结构的关系而言，首先，要明白超声波的原理，在对金属材料进行探析时，可使用超声渗透到底，通过截面之间的边缘反射形成相应的反射波，并直观反映在仪器上的过程^[1]。人们可观察仪器屏幕上的脉冲波形，判断被检测物体的情况。

其次，超声波技术是利用声学原理的，而声音的传播需要一定的介质，超声波也不例外，且超声波在介质传播的过程中，有纵波、横波、表面波和板波等类型^[2]。且不同波形有各自不同的特点，以纵波为例，其振动方向和传播方向都是水平的，而横波的振动方向是竖直、传播方向是水平。其次，不同波形在金属结构的探测中也呈现不同的反应特点，如在表面波中，其振动幅度较小，适用于固体表层的探测，因此在钢结构检测中，表面波更适合对钢材表面的缺陷进行检测，同理，对于钢材内部裂缝、气孔等，表面波则不具有优势。

而超声波探伤在钢结构检测中还具有一大优势，超声波的精准反射功能，当钢结构的出现缺陷和问题时，超声波就会发生变化，并反射到超声仪上，从而被人们发现，如图1所示，为超声波反映焊缝横向缺陷探伤。此外，超声波在传播时，具有较高的能量，相较于普通声波，无论是从深度还是广度、从穿透力和灵敏度等方面，超声波探伤的功能明显要更好^[3]。

图1 焊缝横向缺陷探伤

（二）钢结构

对于现阶段的建筑企业而言，除特殊建筑工程外，钢结构应用十分广泛，且就钢材本身的特质而言，具有较高的强度、柔韧度等^[4]。如钢筋可通过和混凝土配合，通过合理张拉钢筋，能获得更高的建筑质量强度和效果，在一定程度上节约了企业的工程资金。而近年来受环保建筑的影响，在国内也掀起了一股轻钢建筑建设的潮流，通过合理设计和规划，部分建筑在抗震、防风上等都具有优势，且对环境污染较小、造价较低，受到了一部分人的喜爱。而在建筑施工的钢材的使用上，都避免不了对钢材进行焊接，且焊接强度对于建筑质量有至关重要的影响。

以上可知，焊接是否合格与钢结构质量息息相关，因此，对钢结构进行检测十分重要，此时，超声波的优势就体现出来了。如在热镀锌钢的检测中，这类钢材由于具有较高的防腐性、耐酸性和较强的强度和柔韧度，在建筑工程中的应用呈不断上升的趋势。而超声波在对其检测时，不光不会破坏钢材最外层的防腐层，在钢材内部的各类缺陷的探测上，也具有相当精准的效果。

二、超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用

（一）气孔

在钢结构中，钢材出现气孔是正常现象，这是受钢材熔炼过程中外部环境和施工工艺的影响，然而当钢材气孔密度较大时，就足以影响钢材的质量^[5]。而这些气孔并不能被人的肉眼所观察到，因此，便可利用超声波进行检测。首先，气孔密度较低时，意味着钢材内部质量越好，在超声波的波形显示上，也较为稳定，而当气孔密度较大时，波形不稳定，呈现此起彼伏的现象。且在此过程中要注意，气孔大小和气孔的排列顺序不一的，在波形显示上也会呈现相应的特点。而产生气孔的原因有，焊接过程中温度未符合要求、焊芯出现锈蚀以及操作人员使用不当等问题。基于此，在焊接时，需要对温度严格把控，人员也要对焊芯和焊接电流等进行观察并严格按标准执行。

（二）未焊透

钢结构焊接过程中还易出现未焊透的问题，如焊缝时产生一定的夹渣，就会影响到焊接是否焊透^[6]。而夹渣的出现和焊接角度、焊缝及其边缘清理不干净等都有关系，在实际焊接时，需及时的清理焊缝焊渣。而未焊透的情况可通过超声波横波和纵波检查，出现未焊透情况时，其波形较为稳定，但是波长反射和振幅频率都较高。面对这种情况，需要注意，防止出现夹渣外，在焊接时，尽量避免焊接电流过小和焊接坡口过小等情况，严格按照标准，选择合适的焊接坡口和焊接速度等。

（三）不融合

不融合现象在钢结构焊接的过程中也较为常见，如焊接的金属与母材不融合，也有可能出现焊接金属之间不融合的现象，一旦钢材发生不融合，其钢材质量就无法得到保证，甚至随时有断裂的风险。因此，在超声检测时，最明显的特征是两侧探测时，波形不稳定，甚至出现局部被探测的情况，这就是因为钢材内部并没有融合而导致检测不到的情况。针对这种情况，需要适当加强焊接电流，焊接时要注意电弧指向和角度，使焊接温度达标并注意坡口清洁等。

（四）裂纹

最后，当焊接中出现裂纹时，有部分裂纹人为能观察到的，这类裂缝已经较为严重了，而焊接时不能被人为发现的裂纹也同样重要。且就钢结构而言，受各类力学因素的影响，因此，在钢结构使用的过程中，也可能产生裂纹。因此，在超声波探伤时，通常会出现波纹幅度较大、较宽，且当探头平移时，波纹出现极其不稳定的现象。以热裂纹为例，由于钢结构的塑性相对较低，因此，在焊接完后，金属冷却不均匀时会发生一定的变形，也就导致了裂纹的产生。为避免这种情况，需要对焊接冷热温控进行调整，改善偏析。

三、结束语

综上所述，就超声波探伤技术而言，在钢结构检测中有较为广泛的应用。尤其是在钢结构焊接质量检测的过程中，超声波以其高精度、高范围的优点，提高了钢结构检测的质量和效率，对于整个建筑工程的质量控制也有一定的积极作用。

参考文献：

[1]冯自平.超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用[J].区域治理,2018,000(010):223.

[2]向思澄.刍议超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用探析[J].建筑工程技术与设计,2018,000(030):3316.

[3]杨显志.浅谈超声波探伤在建筑钢结构焊缝检测中的应用[J].建筑与装饰,2018,000(013):161,163.

[4]刘生虎.超声波探伤技术在建筑钢结构焊缝检测中的应用[J].住宅与房地产,2018,No.501(16):203.

[5]吕洋.钢结构无损检测中的超声探伤技术应用[J].建材发展导向(下),2018,016(003):128.

[6]姜礼祥.超声波探伤在建筑钢结构中的应用分析[J].建筑工程技术与设计,2018,000(019):463.