建筑钢结构焊缝超声波检测技术探讨

方志平

摘 要：人们对建筑的外形、功能和质量的要求越来越高，所以建筑的形式和应用技术也越来越丰富，尤其是高层建筑的数量越来越多，建筑钢结构的应用也越来越广泛，这体现了如今建筑市场对建筑性能的需求，尤其是民用建筑领域，对建筑钢结构的需求非常大。本文研究的是对建筑钢结构施工非常重要的焊缝超声波检测技术，并总结了一些技术要点。

关键词：建筑钢结构 焊缝 超声波检测技术

前言

建筑钢结构是如今一种常用的结构体系，顾名思义是由钢构件组装而成，构件之间按照设计的框架进行焊接，最终形成一种建筑结构。钢结构有着非常突出的优势，其可塑性非常强，坚实耐用并且能够经过拆卸后进行回收利用，在民用建筑尤其是高层建筑中应用非常广泛，而焊缝超声波检测技术在实际建设中起到非常重要的作用。

一、建筑钢结构的焊缝类型

建筑钢结构的焊缝类型主要取决于钢结构本身的特点[1]。现阶段建筑钢结构主要有两种体系，一种是门式刚架体系，另一种则是网架空间体系，而这两种体系中，门式钢架体系应用的范围更广。基于这两种结构体系的要求，焊缝的类型主要有两种，一种是对接焊缝，另一种则是T型焊缝。

（一）对接焊缝

对接焊缝就是两个母材放在同一个平面或者曲面中，兩者的边缘对齐，沿着边缘线进行焊接[2]。

（二）T型焊缝

顾名思义，T型焊缝就是将两个母材摆放成T字母的形式然后焊接在一起[3]。

两种结构的解释比较简单，原理也容易理解，为了让焊缝部分的两个母材可以完全熔合在一起，在焊接前应根据工艺的要求，在接头的位置设置合适的坡口，现阶段建筑钢结构焊缝比较常见的坡口有五种主要类型，分别是适合应用与薄板对接焊缝的I型坡口、适合应用于中厚板对接的V型坡口、适合应用于厚板对接的X型接口、适合应用于T型连接的单V型坡口以及K型坡口。

二、建筑钢结构的焊缝内部缺陷

焊接本身是比较容易受到各方面影响的[4]。主要的影响因素有焊接的工艺、施工的环境等，而钢结构施工要大量应用焊接技术，钢结构焊缝也就不可避免会出现一些内部的缺陷。比较常见的内部缺陷是夹渣、未熔合、裂纹、气孔以及未焊透等几类，按照对钢结构焊缝强度的影响程度来划分，单个的气孔和点状的夹渣是一般缺陷，对焊缝强度的影响不会特别大。群体的气孔以及不规则的夹渣属于严重缺陷，对焊缝强度的影响很大。未焊透、裂纹以及未熔合也是严重的缺陷，对焊缝的整体强度都会造成非常严重的影响。

三、超声波探伤的原理

超声波探伤就是依靠超声波，经过在不同介质中的反射，通过观察不同的特性来确定钢结构焊缝是否存在内部缺陷[5]。超声波是通过构建表面的耦合剂进入到内部，会在构件内部传播，当超声波遇到内部缺陷或者构件的底面时就会反射回来，反射波会在仪器的荧光屏上显示出来。这时根据反射波的位置和波幅的高度就可以计算出内部缺陷的位置和大小，是一种非常有效的焊缝探伤技术。目前超声波探伤的仪器分为三类，是根据波形显示的特点将那些划分，包括A、B、C三种不同的类型，其中最常见的就是A型探伤仪。

四、超声波检测技术在建筑钢结构中的应用

（一）主要要求

超声波探伤在钢结构中应用有着严格的要求[6]。首先是对技术人员的要求，需要技术人员具备专业的等级资格要求，其中分为三个等级，三级是最高等级。其次是对探测面的选择，钢构件的形状不同，选择的焊接工艺不同，则缺陷的位置和特点也会有所差别，所以探测面的选择要根据具体的施工情况以及经验等级进行考虑。然后是探头的频率和角度，通常来说探头频率高、衰减大和穿透力差就不适合应用于厚板上，频率高则分辨率就会越高，在穿透力足够的情况下，频率越高则检测的效果越好。最后是耦合剂的选择，一定要有足够的透声性，适当具备流动性，不会对人体和材料造成损害，从经济角度来考虑，应以廉价易取为原则，洗洁精就是一种常用的耦合剂。

（二）对接焊缝的探伤方法

对接焊缝进行探伤主要分为三个步骤，分别是初探、精探和复探。初探会用到三种扫查方法，分别是平行扫查、锯齿形扫查以及斜平行扫查，对整条焊缝进行快速扫查，一旦发现波幅超过了评定线就要在焊缝相应的位置进行标记，为下一步探伤做好准备。精探的扫查方法也是这三种，不同的是速度比较慢，主要是对初探阶段做出标记的位置进行仔细探测，根据回波的高度找到缺陷的位置，用前后、左右、转角、环绕四种探测方式进行检测，首先是找到缺陷的最大回波，确定缺陷的真正位置，然后对缺陷进行定位，将伪缺陷排除掉，最后是确定缺陷定量并记录。复探是对初探和精探的结果进行复核，探测方法和之前并没有什么区别，只是速度比较快。

（三）T型焊缝的探伤方法

T型焊缝的坡口主要是单边V型和K型，检验方法除了三遍探伤步骤外，还需要采用以下四种方式进行探测。一，使用斜探头在腹板的一侧用一、二次波实施探伤。二，使用直探头对翼板的外侧沿着焊缝进行探伤。三，用斜探头通过一次波对翼板的外侧进行探伤。四，用K1斜探头通过二次波对翼板的内测进行探伤。通常来说都是先用高频率大K值，在焊缝的中部和以上截面进行扫查，然后对焊缝中部和以下截面进行扫查，可以把大多数内部缺陷探查出来，只有少数缺陷由于角度等原因无法准确探查出，根部未焊透的缺陷有些可能被遗漏。

要注意第三种方法对缺陷的定位比较方便，检测的灵敏度也比较高，对纵向缺陷和横向缺陷都可以进行探测，在实际检测中非常实用，但也有其不足的地方，就是这种方法无法在外侧看到焊缝，探测前往往需要标出焊缝的位置，而且还要排除焊缝的外轮廓端角反射带来的影响。第四种方法主要是检测坡口未熔合这种缺陷，T型焊缝在操作上具有一定的特殊性，无法像对接焊缝一样用统一的方式进行检查，而且板材的厚度和焊接工艺不同，出现的缺陷类型也更加多样，所以要考虑各种缺陷可能性。

五、检测结果的评定

检测中可以用一种K值探头用直射和一次反射法来检测焊缝的单面双侧，检测部位也可以选择双面单侧，也可以横向间检测。但反射波幅超过定量线，要关注信号是否具有危害性的特征，然后根据缺陷的指示长度和当量对其进行判定。也可以通过改变K值的方法进行判断，或者可以对动态波形进行观察，结合钢结构焊缝选择的工艺，若是无法进行判断，可以用其他的检测方法进行辅助判定。

结论

建筑业的发展非常迅猛，可以预见钢结构的应用还会更加广泛，这就意味着焊缝检测方面还会面临更加严峻的考验，相关的技术研发工作需要更大投入，对技术的掌握和应用也需要更加科学，除此之外对人员的管理和培训也需要强化，若是可以提升焊接技术人员的技术水准，焊缝内部出现缺陷的几率也会随之减少，这就需要焊接人员对技术的掌握能力更强。

参考文献

[1]张增球，区彤，谭坚. 大直径钢管混凝土柱密实度检测及对接焊缝残余应力消减试验[J]. 建筑结构，2017，（09）：50-54.

[2]彭伟，尤卫宏，张俊杰，杨啸.海底石油管线焊缝全自动超声波检测与射线检测的技术比较[J].焊接技术，2017，（04）：83-86.

[3]叶子义.超声波检测技术在无缝钢管质量检测中的运用[J]. 工程技术研究，2017，（04）：88-89.

[4]冉朝辉.超声波检测技术在水利工程中的应用[J].智能城市，2017，（03）：209.

[5]吴宏，周剑琴.国内大口径、高钢级管道焊接及焊缝检测技术现状[J].油气储运，2017，（01）：21-27.

[6]朱从斌.基于RCC-M标准的对接焊缝超声波扫查工艺及其分析[J].无损检测，2016，（08）：72-78.