浅论钢网架杆件超声波检测及缺陷

浅论钢网架杆件超声波检测及缺陷

陈奔

身份证号： 32030319850410**** 徐州市检验检测中心

摘要：网架结构由多根杆件按照一定网格形式通过节点连接而成的空间结构。具有跨度大、自重轻、结构稳定等优点，广泛应用于体育馆、电厂、学校、医院、会展中心等公共建筑。网架结构焊缝质量直接影响到结构的安全，在不损害使用性能的前提下，有效的利用超声波检测，可以保证产品质量和使用安全。本文结合工程案列，就超声波检测在钢网架杆件应用中进行了探讨，并对产生的缺陷进行分析。

关键词：杆件 超声波检测 缺陷

随着科技与技术的进步，与以往传统加工来说，现阶段网架加工技术成熟，自动化设备先进，已取代了手工焊接，生产稳定，效率高。施工和设计的成熟使网架在大跨度空间领域中频繁出现，虽然超声波检测定性困难，需要熟练的人员根据经验加以判断，但是超声波检测受约束小，上手相对容易，又有相关的标准支撑，超声波检测还是网架结构杆件焊缝检测的最佳选择。

1.工程检测概况

某XXX大型电厂网架工程，跨度110米，长度600米，杆件规格从Φ75.5×3.75-Φ219×10，焊缝质量等级为二级。根据委托方的要求，按每种杆件数量3%抽检，依照JG/T 203-207 《钢结构超声波探伤及质量分析法》A级检验等级，其焊缝内部质量进行超声波检测。检测分为现场焊缝和加工厂制作焊缝。

2.超声波检测工艺

2.1仪器和探头的选择

选用数字超声探伤仪HS700，水平线性误差小于1%，垂直线性误差小于5%，频率范围为0.5MHz-10MHz，且实时采样频率不应小于40MHz。结合杆件焊接接头的情况选用横波斜探头，频率为5HMz，由于焊缝壁厚薄，为了保证覆盖整个焊缝截面，选择较小的短前沿，前沿尺寸为4-5mm。由于杆件的特殊性质，探伤检测面只能是单面单侧且尽可能采用直射波进行探伤，故选用大角度探头71.6°。考虑到杆件曲率大，壁厚薄，宜选用小径管6×6mm。要保证选用的探头检测可以全覆盖，避免漏检。

2.2藕合剂和试块

耦合剂应具有良好的透声性，并对杆件和人体无害。常用的藕合剂有化学浆糊、机油、CG-98水基超声耦合剂。标准试块为CSK-1B,对比试块为CSK-Icj和RBJ-1。

2.3检测准备

探伤应在焊缝外观检查合格后进行。检测前应对探伤面进行处理，表面不允许有油漆，焊溜、飞溅等。实际在检测过程中经常会遇见伪缺陷信号，为了防止工作中漏检和误检，在检测前要充分了解焊接接头曲率，钢管实际壁厚，焊接工艺及坡口形式等参数。

2.4 仪器的调节和DAC曲线绘制

在CSK-Icj试块上测试探头的入射点及K值的校准。在Φ3的横孔实测反射波幅数据及曲面探测灵敏度修正数据。被检杆件壁厚小于8mm时，将深5mm的Φ3的通孔回波高度调节到垂直刻度的80%，画一条直线用于直射波探伤，然后下降4dB再画一条直线用于一次反射波探伤。被检杆件壁厚大于等于8mm,按评定线DAC-16dB,定量线DAC-10dB,判废线DAC-4dB绘制DAC。考虑被检工件与试块表面因素，一般补偿取4Db。

3. 探伤实施

根据检测方案里的规定，随机抽取杆件按照顺序排开并在杆件靠近锥头部位依次编写焊缝编号，有编号的一端为 a,另一端为b，作为追溯。探伤进行初始检测，探头扫查速度不应过快，相邻的两次扫查要有10%的重叠。探伤灵敏度不低于评定线，其探头行走方式应呈“W”并有10°-15°的摆动，为方便缺陷的方向和位置，必要时增加前后、左右、转角等扫查方式，扫查的手法尽可能与校准DAC曲线时保持一致。对于判断有缺陷的部位，应在焊缝表面作标记。通常测定缺陷指示长度的方法采用6dB测长法，经确认后的缺陷应记录缺陷指示长度及深度并标注在显示位置，便于焊工发现返修。需要注意的是杆件大多采用直缝或高频焊管，实际壁厚会比公称厚度小，因此探伤时需要进行实测，避免出现误判。要考虑杆件与锥头之间的间隙，反射波会被误判为根部未焊透，需要结合缺陷位置，焊缝宽度等因素综合判断。大批量检测时，探头使用会有磨损，这需要每次检测前在试块上校准探头参数及修订曲线，保证数据的准确性。焊缝质量评级按照JG/T 203表9、表10的规定进行评定，对于根部未焊透缺陷除了测长还应测定回波幅度与RBJ-1上的人工槽回波幅度（UF）之间的dB差，按照表10评级。超声波探伤不合格的焊接接头，应予返修。返修次数不得超过2次。返修后应在24小时以后相同条件下重新检测，检测结果应符合表9、表10。返修结果应在检测报告中注明。

4.常见的缺陷类型及分析

超声波杆件探伤常见的缺陷形式有气孔、夹杂、未焊透、未融合等。(1)气孔是焊接时，熔池在结晶过程中由于某些气体来不及逸出残存在焊缝中而形成。气孔波形特征较为稳定，主要表现为反射波高，波形尖锐从各个方向扫查波形基本一致，稍微移动探头，就会快速消失。气孔属于非线性缺陷，单一气孔危害不大，需要注意的是密集型气孔属于危害性缺陷，造成应力集中，降低了接头的强度。在这次检测中，就发现了这类问题。经了解生产企业锥头保管不当，长期隔放在室外，受潮导致造成生锈；焊机的保护气体有问题。防止这类缺陷形成的措施：加强施工环境控制，严格按焊接作业指导书要求进行坡口清理，控制空气湿度不大于90%；选用合适的电压电流和焊接速度，不要因为生产而加大电流和焊接速度；保证气体纯度，调整适当流量，控制焊接电弧合适长度。(2)未焊透是指焊接接头根部未完全熔透。形成未焊透的主要原因有焊接电流太小、焊接速度过快、装配间隙小等。未焊透波形特征主要表现为反射率和波幅高，探头左右平移时，波形较为稳定，在焊缝两侧扫查时波幅基本一致。未焊透属于危害性缺陷，易导致焊缝的断面积减小，降低接头性能，而且还会引起焊缝根部应力集中，甚至可能扩展为裂纹，对疲劳强度的影响较大。在实际检测中，壁厚8以上的杆件出现类似问题。经查验发现锥头和钢管不在一个水平线上，点焊整体质量差，点焊上有明显气孔而且焊点很高，间隙大小不一，锥头悬空现象严重。防止未焊透的措施：加强坡口质量检查，控制钝边量；加强装配质量检查，严把质量关，控制装配间隙和错边量；正确选择电流大小，使用合适规格的焊材。（3）夹杂是残留在焊缝金属中的非金属固体夹杂物。超声波探伤波形多呈树枝状，反射波幅不高，多出现在焊缝边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位。主要产生的原因有焊接电流过小，焊条药皮脱落，多层焊时清渣不彻底。这类缺陷一般存在手工焊杆件中，自动焊不会存在，防止措施包括：正确选择电流大小，焊接坡口角度不要过小，施焊前必须把坡口清理干净，多层焊接时层层清理必须彻底，适当调整焊条的倾斜角度。（4）未融合是焊缝金属和母材或焊缝金属各焊层之间未结合的部分。探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧检到。产生的主要原因：坡口侧没清理干净、电弧偏吹等、焊接电流小或焊接速度快。防止措施正确操作防止焊偏，正确选用电流，坡口清理干净。

5.结束语

综合所述，利用超声波检测技术，可以有效地检测杆件存在的缺陷。我们通过系统的分析，采用相应的有效措施，避免缺陷的存在。希望生产单位引起重视，从源头上控制，加强管理人员管理，提高网架结构焊接质量，从而保证结构的安全。

参考文献

[1]JG/T 203-207 钢结构超声波探伤及质量分析法[S].中华人民共和国建设部

[2] 李亚江,刘强 焊接质量控制与检验[M].北京：化学工业出版社，2019：:55-60