林良艺
东莞市建设工程检测中心 523809
摘要：必需经过焊接加工才能把建筑钢结构构件制作完成，其焊缝内部质量情况会对构件质量有较为直接的影响。超声波探伤英文名称为Ultrasonic Testing，是无损探测应用中相比之下较为普遍的检测内部瑕疵的方法。
关键词：建筑钢结构；焊缝；超声波探伤
近些年，伴随经济建设的一直以来快速发展的脚步，促使基本建设步伐也逐渐增快。各个钢结构行业因其中之一的特点是建设周期较短，正得到日常普遍的应用。早在上世纪的1998年，有部分城市就开始了对安装企业和钢结构制造实行监督管理。焊缝内部质量的好坏是确保结构整体质量的基本所在，所以必需进行相应等级的焊缝探伤。
一、建筑钢结构焊缝类型及焊缝内部缺陷
1.1剖口型式及焊缝类型
主要的建筑钢结构体系分为两种：第一种是网架空间结构体系，第二种是门式钢架体系。在这其中较为居多的是门式钢架体系。T 型焊缝与对接焊缝两种是焊缝的主要类型。
对接焊缝，指的是把两母材摆置在同一平面内使其两边边缘对齐，随着边缘直线对焊接进行焊缝；T 型焊缝是指对成 T 字形焊接在一起的两母材进行焊缝。为确保焊缝部位两母材在施焊后可以全部熔合，焊接前应依照焊接工艺要求在接头的地方开出适宜的坡口，钢结构焊缝常见的坡口形式主要有T 型、K 型、X（厚板）型、I（薄板）型和V（中厚板）型等。
1.2 常见内部缺陷
因为在焊接的过程当中受到焊接工艺、周边环境等的相关因素影响，钢结构焊缝引发出内部缺陷是不可避免。内部常见的缺陷有夹渣、气孔、未熔合和裂纹等等。在缺陷性质上属一般缺陷的有独个气孔、颗粒状夹渣，对于焊缝的全体强来说度影响并不大；夹渣呈现不规则状或气孔呈团状、没有熔合、不够焊透、出现裂纹等属重度缺陷，将使得焊缝全体强度等相关性能严重下降。
二、超声波探伤方法原理及分类
超声波探伤，指的是将超声波经由不同的介质引发反射的特性有所利用。超声波经由构件检测表层的耦合剂进入构件，在构件中进行传播，假如反射返回探头就说明碰到缺陷或构件的底面，依照反射波在超声波探伤仪器中的荧光屏内位置和波动幅度的高低就能够将其位置及大小计算出来。依照波形不同的显示，超声波探伤仪可分为 A- C 型，A 型脉冲反射式探伤仪属于常见类型。
三、超声波探伤在建筑钢结构中的应用
因为超声波探伤具有的优点有高度灵敏，设施方便，操作简易，可快速探测，符合高空作业等，所以在建筑钢结构焊缝内部质量检测被普遍应用。
1 超声波探伤的主要要求
（1）耦合剂的选择。一定要具有可行的透声性和合适的流动性，对材料的本身及人体并无伤害，且价格较低容易获取，提倡使用清洁用品（例如洗洁精等）。
（2）探测面的选择。依照构件形状，焊接工艺，大概产生的缺陷部位及其延伸方向和焊缝需求的验收等级来采用探测面。
（3）探头频率及角度选。高频率探头，衰减程度较大，穿透力低下，对厚板构件焊缝的检测并不适用。但高频率，高分辨率，所以在足够的穿透能力下，频率选的越高越好。普遍会对2~5MHz 探头予以采用，提倡使用 2~2.5MH的探头。高探头频率，大范围近场区，衰减程度较大，不利于探伤，现实施工中的探伤要周密将各方面的因素予以分析考虑，合理选择频率。
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普遍在确保探伤灵敏度的前提下最大可能的选取相对较低的频率，钢结构焊缝检测广泛采用2.5MHz 探头和5MHz 探头，其中的网架杆件及薄壁构件焊缝最常选用 5MHz探头。
（4）探伤人员素质要求。探伤人员必需取得在设备检测方面的相关等级资格证书，不同等级的人员只能从事相应等级的无损检测工作，并对相应的技术负责，最高等级为3级，如此类推，最低级就是1 级。
2 超声波在焊缝内部缺陷检测中应用
a）对接焊缝的探伤方法
（1）初探。把已经调整好的 DAC 曲线探伤灵敏度提高 4至6dB，让评定线处在示波屏 20％ 的高度以上，调好补偿增益，用锯齿型、斜平行和平行扫查法，斜探头对整条焊缝进行快速扫查，紧密关注示波屏幕上的一切回波信号，一旦对有波幅超过评定线的可疑回波有所发现马上在焊缝相应部位作出标示，为以后的缺陷定量测长作长远的准备。
第一步需先实行锯齿型扫查，其是有效发现焊缝普遍缺陷特别是纵向与斜纵向缺陷的重要方法，也是斜探头检测焊缝的基本方式。为检测熔合区、焊缝和热影响区中会出现的横向或斜横向的缺陷，还应该使用的两种方式有斜平行扫查和平行扫查，斜平行扫查对带有余高的焊缝非常适用，而平行扫查对余高被磨平的焊缝非常适用。
（2）精探。扫查方法同初探，但速度较慢。对第一遍探测作出标记的部分进行仔细探测，找出真正缺陷的最高回波，并对其定位、定长，做好记录。精探时，要综合采用前后、左右、转角、环绕等 4 种基本探测方式。针对已发现的目标缺陷，精探通常又分以下 3 个步骤进行：
a）找到目标缺陷最大回波并判定回波所在区域。粗略检测时为了发现缺陷采用较高的灵敏度，此时应用区域区分回波，即判定它所属的是 DAC 曲线上 Ⅰ至 Ⅲ 的哪个区，原则上Ⅰ 区以下的缺陷不作记录和评定，当回波在 Ⅱ、Ⅲ 区时须继续进行步骤b）和c）。
b）对目标缺陷定位和排除伪缺陷。依照最高回波在示波屏上对应的水平和垂直距离确定目标缺陷所在的实际位置，判断其水平位置在焊缝、熔合区及热影响区等检测区之外或之内。如果是检测区之外，就可排除焊缝内缺陷；如果在检测区之内，就可基本判断为缺陷，应依照其垂直距离并利用 K 值将回波对应的实际深度和水平距离判定出来。
c）缺陷测长定量和记录。假设缺陷反射波惟有单个高点，且处于 Ⅱ 及以上区域时，则选取 6dB 法进行缺陷测长。假设缺陷反射波峰值起伏变化有两个及以上的高点时，应分别将左右两端的最高回波找出，依照端点 6dB 法进行缺陷测长。假设反射波峰处在 Ⅰ 区认为需要定量记录时，将探头左右移动使波幅分别降到评定线处为端点，缺陷指示长度就来自于这两端点之间的间距。应将以上所说到的回波信息进行详细记录，需要返修时要在焊缝处作出明确的标示。
（3）复探。指的是对前两遍探测结果的进行复查与校验，其与之前的探测方法基本相同，但是速度与之前的方法相较之下比较快。
b）T型焊缝的探伤方法
单边V塑与双单边V型是T型焊接接头坡口主要的两种形式，如果选取埋弧自动焊工艺，小于厚度为14mm的焊接接头也能不开坡口，但是必需留有配合的间隙，普遍把这种情况称为Ⅰ型坡口。除了平板对接接头的三遍的T型焊缝的检验探伤方法之外，还要对T型焊缝采用一下探测方式：
①选取K1斜探头利用二次波在翼板内侧探伤。
②选取斜探头利用一次波在翼板外侧探伤。
③选取直探头在翼板外侧沿焊缝探伤。
④选取斜探头在腹板一侧利用一、二次波进行探伤。
使用直探头进行T型焊缝探测时，要注意把底波与焊缝中还没焊透和呈现层状的撕裂的回波区分开来。
高层建筑，集中了全世界上大多方面的高新技术，技术含量高，其在当代建筑业的最高水平又得到了充分的表现，并且其占地面积较小，在城市中的重要地段就有了强大的竞争力。显然，一分为二是事物的特性，高层建筑中存在着不足与缺陷是不可避免的。其中一方面是抗震性能低下，防震需求大。为了让高层建筑的抗震性能提升，使得钢结构的高层建筑出现了，就有了承担大强度的钢焊缝，势不可少的就是对焊缝落实严格的超声波探伤。
参考文献：
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[3]刘大海，杨翠如，钟锡根，高层建筑抗震设计[ M]，北京：中国建筑工业出版社
论文作者:林良艺
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/24
标签：缺陷论文; 回波论文; 超声波论文; 钢结构论文; 构件论文; 方法论文; 厚板论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;