EN 10160标准在钢板超声波检测中的应用

许青阳,宁增根

(1.浙江西子重工电力设备有限公司,海宁 314422;2.浙江杭萧钢构股份有限公司,杭州 310003)

高层建筑和桥樑越来越多地采用钢结构,其质量和安全也越来越受到关注和重视。对于重要的钢结构件,对母材钢板必须进行检测,且大多采用超声检测。国内钢结构用钢板通常是按GB/T 2970—2004标准[1]进行检测的,该标准规定对厚度≥20 mm的钢板,采用5 mm平底孔作为调节探伤灵敏度和评定缺陷大小的参考反射体。探伤操作中通常要考虑表面耦合补偿,但是钢板各处的表面状态不同,有些部位的表面耦合损失很大,不同部位的耦合损失差甚至高达十几分贝,因此,很可能导致漏判或错判。在检测某国外项目时,笔者就遇到了这种情况。当时我方与德方检测人员在检测同一个缺陷时,给出的缺陷当量相差高达20 dB。对此进行了一系列试验,最终获得了较为满意的结果。

1 实例

我公司承接的某机场工程采用 EN 10160标准[2]对钢板进行超声波检测时,对同一缺陷,德方用AVG曲线法确定的缺陷当量为φ5+10 dB,我方用标准试块比对法确定的缺陷当量为φ5-10 dB,对同一个缺陷的当量评定,德方比我方高出20 dB。当时德方采用的仪器是模拟机型ULS32和软保护膜直探头,利用专用的钢板AVG曲线进行评定;我方采用两种国产数字型仪器HS 600和PXUT350,使用常规硬保护膜直探头及标准试块法进行评定。

2 交叉试验及结果

为找出差异的原因,选定差异最大的1号缺陷进行交叉对比测试,所谓交叉对比是把我方的所有型号仪器与德国的探头相配,同时把德方的仪器和我方的探头相配,用于测试同一缺陷的当量。当量的评定则采用我国的GB/T 2970标准中规定的标准试块法进行,测试结果见表1。

表1 交叉对比测试结果

由表1可见：

(1)当采用软保护膜探头时,不论采用何种型号的仪器,得出的缺陷当量都与德方用AVG曲线法得到的结果相同,即都为φ5+10dB,这说明缺陷当量的评定与仪器型号及生产国别无关、与采用欧标还是国标无关,也与采用AVG曲线法还是标准试块比对法无关。或者说,只要耦合良好,无论采用欧标还是国标,无论采用AVG曲线还是用标准试块来确定缺陷当量,都能得到相同或相近的结果,即欧标和国标有可比性。

(2)采用硬保护膜探头时,不论是用进口仪器还是国产仪器,采用标准试块比对法确定的缺陷当量比用 AVG曲线法确定的缺陷当量小 15～-20 dB,这说明当缺陷处钢板表面状态较差时,硬保护膜探头有可能因耦合不良导致缺陷回波大幅降低,从而导致缺陷漏检。

(3)钢板探伤中,在表面状态较差时,软保护膜探头的耦合效果好于硬保护膜探头,前者可增加检测结果的可靠性和一致性。

(4)被测钢板的表面耦合损失可能远远超过按惯例给出补偿值,故实际探伤中耦合补偿值应该实测,而且在发现缺陷时若该处表面状态较差,则应测试其相邻部位无缺陷处的耦合状况,以此作为该处表面耦合补偿的依据。

3 用AVG曲线法提高钢板检测的可靠性

从上述试验和分析可见,钢板探伤中合理进行表面补偿是至关重要的,但钢板各处的表面状态不可能完全相同,即使用被检板材制作对比试块来确定表面补偿,也不能完全保证缺陷部位就应该补偿这么多。那如何才能使补偿值尽量接近真实值,从而使缺陷当量接近实际当量呢,EN 10160标准推荐的钢板AVG曲线法可供借鉴。该方法的要点是利用钢板标准试块绘制两条距离-波幅曲线,一条是底波AVG曲线,另一条是平底孔AVG曲线,下文对此作简单介绍。

(1)绘制底波AVG曲线 取GB/T 2970标准中表1所列1,2,3,4和5号试块,先将3号试块底波高度调节到满屏的80%,保持仪器灵敏度不变 ,然后分别测试1,2,4和5号试块底面回波,并在面板上画出相应回波的最高点,连接这些点就绘制成了试块底波AVG曲线。

(2)绘制φ5 mm平底孔反射波曲线 在相同的灵敏度条件下,找到GB/T 2970标准表1中试块1,2,3,4和5号试块平底孔的最高回波,连接这些点,绘制成试块φ5 mm平底孔AVG曲线。

(3)调节扫查灵敏度 将被检工件无缺陷区的底面回波高度调整至试块底面回波高度AVG曲线上,作为扫查灵敏度。

(4)缺陷判别 当检查到缺陷时,如缺陷回波高于试块平底孔回波,则将其记为缺陷。

4 自制对比试块验证检测结果

为验证钢板AVG曲线在检测中的可靠性,自制了一套对比试块。该组试块取自所检构件的材料余料,各种板厚的试块分别取一块,加工φ5 mm平底孔,孔的埋深与GB/T 2970标准的规定相同。加工完成的试块由双方检测人员根据EN 10160标准用德方仪器探头对φ5 mm平底孔进行检测,如得出的当量与标准试块中同深度的 φ5 mm当量相同,即可认为自制试块符合要求,也说明用钢板AVG曲线法对钢板进行检测能得到比较满意的结果。

5 结论

(1)钢板探伤时软保护膜探头的耦合效果优于硬保护膜探头,因此,有条件的情况下,建议使用软保护膜探头。

(2)采用硬保护膜探头时,若缺陷处钢板表面状态较差,硬保护膜探头有可能因耦合不良导致缺陷回波大幅降低,此时必须测试缺陷附近相似表面的耦合损失,并据此进行补偿,否则很可能导致缺陷漏检。

(3)借鉴EN 10160标准推荐的钢板AVG曲线法,同时绘制底波AVG曲线和平底孔AVG曲线,这样可在探伤过程中随时观察表面耦合状态,此时不论使用软保护膜探头还是硬保护膜探头都可得到较为一致的探伤结果,因此是一种行之有效的判伤方法。

[1]GB/T 2970—2004 厚钢板超声波检测方法[S].

[2]EN 10160 Ultrasonic testing of steel flat product of thickness than 6 mm(reflection method)[S].