关于钢结构焊缝超声波检测的研究

区程辉

摘要：文章首先针对钢结构建筑物有关施工焊缝的超声波检测技术的主要特点和施工要求作阐述，重点就钢结构焊缝超声波检测技术在中钢柱、钢梁、钢支撑和钢板剪力墙等部位的对接焊缝应用超声波检测技术加以研究，并对检测结果评定和质量等级分类分别论述。

关键词：钢结构建筑；施工焊缝；超声波检测技术

钢结构建筑施工主要是有钢结构构件按照设计框架的形式进行组合焊接而形成的空间刚度体系，因而钢结构建筑的坚实性和可塑性要明显高于框架结构，同时钢结构建筑在拆卸和回收利用等方面也要好于框架结构，所以在我国工民建筑工程领域当中得到了广泛应用。

1工程概况及施工技术要求

1.1概况

某写字楼，由地上部分24层结构和地下部分2层结构构成，其中地上部分1至5层作为商城，6至13层作为办公区，总的建筑高度为90.00米，均采用矩形钢管混凝土框架—钢支撑（钢板剪力墙）结构形式，总吨位达到8500吨。

1.2施工技术要求

由于该工程钢结构施工涉及很多工厂预制钢构件，在其加工和施工两个过程中分别要完成厂内的加工焊缝检测和厂外的安装焊缝检测工作，而本工程是超高层钢结构建筑，依照GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》列出的具体要求和遵照施工图纸的设计总说明对于钢结构超声波检测的要求按照下列步骤进行施工焊缝的探伤检测。（1）本工程的主体钢结构以箱型刚柱和H型钢梁结构为主，柱钢板厚度不小于25毫米，用于支撑的钢材材质均采用抗层状撕裂性Z向钢板Q345C-15Z，其他钢柱、钢梁和钢支撑均采用Q345B，预埋钢构件、隅撑和屋顶的水平钢支撑则采用Q235B。钢板的厚度选择由梁至柱依次为8毫米到50毫米不等；（2）钢结构的焊缝质量等级要求应设计要求包括一级焊缝和二级焊缝两种，一级焊缝要进行100%的超声波探伤，二级焊缝要进行20%的超声波探伤；（3）厚度不小于30毫米的钢板，对钢梁、钢柱以及钢支撑相连的部位上限200毫米的范围以内需对母材进行补充超声波探伤，施焊完成以后除对焊缝探伤外，还需对热影响区的母体钢材进行超声波探伤，杜绝出现如层状撕裂情况的发生；（4）钢结构建筑的钢柱、钢梁、钢支撑和钢板剪力墙的组合焊接通常以埋弧自动焊的方式施焊，箱型钢柱和箱型钢支撑之间的施焊连接部位以手工CO2气体进行保护打底，以埋弧自动焊盖面完成焊接，箱型钢柱和钢支撑的内横隔板则采用电渣焊的形式，施工现场的安装焊缝则同样使用手工CO2气体保护焊的形式。

2超声波检测工艺及技术要点

2.1检测流程

探伤工艺卡的编制 → 调试探伤检测设备 → 焊缝表面检查 → 超声波探伤检测 → 判断和审核焊缝缺陷 → 重复检修和复探 → 现场签发探伤检测报告。

2.2探伤工艺技术

（1）探伤检测面。超声波检测所对应的工作面是一个检测区，其宽度是焊缝自身宽度和焊缝两侧30%母材宽度之和。该检测区的宽度最小为5毫米，最大为10毫米。如利用一次反射法进行探伤检测，检测设备的探头活动区域需大于1.25P（P=2KT）；如采用直射法进行探伤检测，检测设备的探头活动区域需大于0.75P。另外，检测设备的探头活动区域内需预先清除施焊残渣和影响透声效果的涂层杂质。一般地，箱型钢柱和钢支撑的内横隔板采用直探头的情况居多，有时候会采用斜探头辅助探伤检测，主要对电渣焊施工中涉及的内隔板和壁板之间是否已经熔透进行相关检测。

（2）探测设备的校准及复核。焊缝超声波探测设备应于每六个月进行水平线性和垂直线性进行测定。每次应用设备进行探测前要对仪器和探头系统进行测定。如使用斜探头则在探测前需测定前沿间距、K值、主声束偏离、调节扫描量程以及扫描灵敏度。探测设备在具体探伤过程如遇到以下情况也需对探测系统进行复核和校准。a.已经校准完毕，探测设备的探头、耦合剂及仪器调节旋钮均发生了变动；b.探测人员对扫描量程和扫查灵敏度发生变化有疑问；c.探测工作已连续进行4小时以上；d.探测工作刚完成。其中，探测工作结束之前探测设备和探头系统要进行复核和校准。我们需要做到的工作是：探测结束前对仪器的扫描量程复核，如果发生任意一点于扫描线偏差超过扫描线读数10%以上，设备的扫描量程需重现校准，同时完成对上次复核以后所有经过探伤检测的复核工作。每一次探伤检测工作结束之前，需对扫描灵敏度进行复核，通常要求距离-波幅曲线的复核和校准宜多于3个测试点，如果距离-波幅曲线上的任意一点降幅超过2dB则需对上一次复核以后完成的探伤检测的部位进行复核工作，如果距离-波幅曲线上的任意一点升幅超过2dB，则需对所有的检测记录信号进行重新测定。对探测设备进行线性检验中，所有影响设备线性控制器都需将设备置于关闭状态或者置于系统运行最低水平。

（3）距离-波幅曲线绘制。距离-波幅曲线需按照所有的应用探头和设备在取样试块探伤测定的结构认真绘制。该曲线应该由评定线、定量线和判废线构成。相关探伤测定的工程，距离-波幅曲线的灵敏度需依照B级检验标准选定。

（4）探伤检测的方法。斜探头的设备灵敏度要控制不低于评定线的标准。直探头的灵敏度调整则需将其探头对准CBⅡ-2平底孔试块的φ5平底孔，以首次回波调整至50%的刻度上限作为探伤检测的基准灵敏度，且探伤检测采用耦合的方式。另外，探伤检测的移动速度控制不超过150毫米/秒，相邻两组探头之间必须要保证重叠探头宽度的10%。在探伤检测和缺陷定量中，要重视因检测表面粗糙度而引起的耦合损失的补偿问题，同时也需要重视因材质衰减而引起的探测灵敏度降低或缺陷定量误差的补偿问题。

另外，若检测平板对接焊缝，采用斜探头探测需将探头垂直于焊缝中心线并置于检测面上，以锯齿形移动扫查，并以10°~15°的左右转动配合探测。为确定钢结构探测对象的缺陷动态波形和缺陷信号，找准缺陷存在的具体位置，还可采取如前后扫查、左右扫查、环绕扫查、转动扫查、平行扫查或斜平行扫查等方式。

2.3缺陷的分级评定

检测结果如发出超过评定线信号需考虑测体是否具有裂纹等缺陷，怀疑有这种情况的及时调整探头的K值，同时扩大探伤面并综合结构工艺特征来判定检测结果。最大反射波如果处于Ⅱ区，且指示的长度在10毫米以内，一律以5毫米计，并依照指示长度于B级规定的内容对应评级。最大反射波的波幅没有超过评定线的缺陷，一律评定为I级。而最大反射波的波幅已超过评定线的缺陷问题，探伤人员判断为裂纹等危险性缺陷，不管波幅及尺寸有多大，一律评定为Ⅳ级。反射波的波幅处于I区的非裂纹缺陷则评定为I级，处于Ⅲ区的缺陷不管指示长度多少均评定为IV级。对于不合格的缺陷，应及时返修；完成返修工作之后，返修部位或补焊受到影响的部位应按照原来的探伤条件进行复测。

3结语

总而言之，钢结构建筑的焊缝超声波检测研究是建立在客观、公正和可靠的原则基础上实现的，我们如此关注钢结构建筑的焊缝超声波检测也是为保障高层工民工建筑钢结构焊接施工的质量，规避由于钢结构焊缝内部的质量问题为整个钢结构工程埋下质量安全隐患。

参考文献

[1] 欧曙光,潘智杰.某工程钢结构焊缝超声波检测实例分析[J].质量检测,2008(09).

[2] 任森智,张新胜.我国钢结构焊缝无损检测探析[J].山西建筑, 2007(05).