TOFD技术在市政钢箱梁焊缝检测的应用研究

张一国

摘要：本文介绍了市政快速路立交桥应用TOFD技术检测技术，并对TOFD检测技术的应用进行了深入的研究。

Abstract： This paper introduces the TOFD detection technology applied to municipal expressway overpass， and conducts in-depth research on the application of TOFD detection technology.

关键词：TOFD技术;焊缝质量检测;立交桥钢箱梁

Key words： TOFD technology;weld quality inspection;steel box girder of overpass

中图分类号：TG441.7                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）36-0197-03

1  概述

衍射时差法超声检测技术应用的范围非常广泛，虽然有部分工程建设中已经开始使用TOFD检测技术，但该技术在市政立交桥钢箱梁应用还不成熟， TOFD检测技术通过在该项目市政路快速化工程立交桥钢箱梁焊缝质量检测的实际应用证明，此技术在检测精度方面具有重要的优势，在保证工程质量的前提下，保障了施工安全。

2  TOFD技术的应用

2.1 应用背景

郑州市政三环快速化工程是在原有路的基础上进行的全面升级改造的重要的快速化通道，全长约为43.7公里，其中80%以上的道路为高架桥和立交桥。建设的4座钢结构立交桥用钢量约为25000吨，现场焊缝长度约为52000米，焊缝无损检验质量等级及探伤范围按《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011第19.6.2条执行，X射线检测要求见表1。

市政快速路钢结构立交桥工程不但具有焊接施工量大、焊缝质量要求高、工期非常紧张等特点，而且射线检测拍片量大、工期长。按设计要求西三环和北三环4座钢结构立交桥X射线检测约需拍片5200张，按每座桥面每天拍片50张计算，总的X射线检测工期大约需要3个月。显然，X射线检测工期对整个工程工期的影响巨大。另外，现场检测条件复杂，射线检测施工现场为城市交通道路上空，部分桥段靠近居民区，射线检测安全距离不够， X射线检测会对道路行人构成辐射危害，无法进行X射线检测。

2.2 TOFD技术的具体实施

按照工程市政快速路立交桥TOFD检测技术方案，钢箱梁焊缝TOFD检测分两步实施：

①对前期施工的N34联和S19联钢箱梁焊缝进行TOFD技术和X射线检测比对试验，试验按“焊接焊缝→MT检测→UT检测→X射线检测→TOFD检测→结果比对” 的程序进行。并由市政快速化工程建设指挥中心组织相关专家对比试验进行评审和TOFD技术代替X射线检测进行可行性论证;

②论证结果通过专家评审后，后续施工的钢箱梁焊缝质量检测全部采用TOFD技术代替X射线检测。

2.2.1 TOFD检测对比试验

现场随机选取S10联和N37联钢箱梁现场焊缝经过射线检测的部位，按比对试验要求进行TOFD检测，共采集检测图谱25个。经X射线底片评定、TOFD数据分析和现场刨开焊缝缺陷部位确认，25处TOFD技术和X射线检测结果数据统计中，有4处评定结果不相符，3处不完全相符，18处完全相符，评定结果完全相符率为73.1%。具体比对结果见表2。

经分析，造成TOFD和X射线检测结果不相符的主要原因在于以下2方面：

①TOFD检测标准要求小而密集的点状显示按条形缺陷评定，射线检测标准规定点状缺陷按点数评定级别; TOFD技术不仅能发现射线检测发现的全部缺陷，也能检出X射线检测发现不了的较小的单个缺陷。

②对于检测结果级别的不同：由于《承压设备无损检测 第10部分：衍射时差法超声检测》NB/T 47013.10-2010标准中规定，焊缝质量按高低依次分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，而射线检测《金属熔化焊焊接接头射线照相》GB/T 3323-2005标准中规定，焊缝质量按高低依次分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，这就造成评定结果的级别不同。

2.2.2 TOFD检测结果及分析

检测程序按“焊缝焊接→外观检测→MT检测→UT检测→TOFD检测”的步骤进行， 本次共检测立交桥钢箱梁23联，采集TOFD图谱4264幅，具体如图1、图2所示。其中120幅图谱存在超标缺陷。在对检测结果进行深入的分析和研究后发现，并不是所有的超声波检测合格的焊缝经TOFD检测都能保持完成性，有些与实际标准还存在一定的差距，经过反复的验证后，可以发现其焊缝处理存在问题，无法保证焊接质量，有些缺陷的产生会产生十分严重的影响。在对现場裂纹进行科学的检测后发现，有些裂纹尺寸较大。经过检测后，对缺陷进行了针对性的处理，如表3所示为处理缺陷统计表，在从该表中可以明确看出裂纹的具体位置，对裂纹的类型和数量进行明确，并对裂纹具体数量进行准确的计算，为相关人员进行处理提供准确的依据。

2.2.3 TOFD技术和X射线检测方法的比较

通过市政快速路钢结构立交桥焊缝检测TOFD的应用总结及对比分析，TOFD技术与传统射线检测方法比较情况见表4。

2.2.4 经济评价

TOFD检测技术可以对多种缺陷进行针对性的检测，检测速度非常快，可以反复进行检测，不会对人体产生任何的影响，也不需要特别进行防护，可以与其他工作内容同时进行，检测数据分析精准，以直观的方式进行展示，妥善保存。该检测方法有效益良好：①避免其他因素的影响，对工期造成损失，并节省射线检测所需的大量检测平台搭设、机械台车和人员配合费用，经济效益显著;②提高了对裂纹和未熔合等危险性缺陷检测的准确性，保证施工质量;③节省直线工期约60天，有力的保证了郑州市政府提出的通车条件的总体目标，获得巨大的社会效益;④TOFD技术采集的关键部位焊缝质量数据将为市政快速路立交桥以后运行中的质量监控及状态评估提供大量有效数据，从而提高管理效率，综合社会效益巨大。

3  结语

T0FD检测技术在市政快速路立交桥钢箱梁焊缝质量检测中的成功应用，不仅改善了现场施工工作条件，保证钢箱梁的焊缝质量，使车辆可以在平稳的环境中运行，在规定的时间内顺利完工，经济效益非常良好，充分体现了现代工程建设中“以人为本”的科学发展观理念，满足人的需求。该技术在钢结构桥梁的焊接质量检测中必将具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]NB/T47013.10-2010，承压设备无损检测 第10部分 衍射时差法超声检测 技术标准[S].北京：新华出版社，2010.

[2]ASME code case 2235 Use of Ultrasonic Examination in Lieu of Radiography[S].

[3]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范 技术标准[S].北京：人民交通出版社，2012.

[4]斌 TOFD技术与标准.