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钢结构桁架相贯线焊缝内部缺陷检测

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发表于 2015-3-6 19:05:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
BSN900超声波探伤仪
相贯线焊缝探伤



建筑钢结构,尤其是网架、网壳和相贯线焊缝网架等空间结构的焊缝质量控制的研究成为近期国内热点研究课题。钢结构桁架是由钢管与钢管相连接组成的高次超静定结构。它具有造型美观、耗钢量少、覆盖跨度大、施工安装方便、工期短、费用低及综合经济效益好的优点。钢结构桁架的最大特点是由于钢管组成的杆件之间相互支撑作用,整体性好,而且能够承受由于地基不均匀下降所带来的不利影响,即使在个别杆件受到损伤的情况下,也能自动调节杆件内力,保持结构的整体安全。因而建筑工程采用钢结构桁架日渐增多。但由于钢结构桁架工程大量采用焊接技术,特别是钢管对接焊缝、相贯线焊缝接头很多,焊缝接头质量直接关系到建筑工程的力学性能及整体的结构安全,因此对钢结构桁架的焊缝质量必须加以控制。
本文针对钢结构桁架相贯线焊缝的特点,经理论计算、科学试验和现场实地验证,研究制定了“钢结构桁架相贯线焊缝超声波探伤及质量分级法”,填补了钢结构桁架相贯线焊缝内部缺陷检测的空白。

相贯线焊缝超声波探伤时,扫查的方式与平板对接焊缝类似,主要有前后扫查、左右扫查、锯齿形扫查、定点转动扫查及环绕扫查等,但必须做到使波束垂直于焊缝长度方向;并且探头每次横向移动的重叠距离应不小于探头宽度的10%,扫查速度不超过150mm/s。由于探伤要在现场进行,往往很不顺手,既要注意探伤仪示波屏的波形变化,又要注意探头扫查时波束与焊缝长度方向垂直,扫查方式如图6所示。
(1)锯齿形扫查:扫查时,探头要作10°~15°转动,这是为了发现与焊缝倾斜的缺陷。此外,每次前进齿距d不得超过探头晶片直径。这是因为间距太大,会造成漏检。
(2)左右扫查和前后扫查:当用锯齿形扫查发现缺陷时,可用左右扫查和前后扫查找到回波的最大值,
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9第2期严 凌、胡伟利等:钢结构桁架相贯线焊缝超声检测方法研究
用左右扫查来确定缺陷沿焊缝方向的长度;用前后扫查来确定缺陷的水平距离或深度。
(3)转动扫查:利用它可以推断缺陷的方向。
(4)环绕扫查:它可以用于推断缺陷的形状。环绕扫查时,回波高度几乎不变,则可判断为点状缺陷。2.2 初始探伤(粗探伤)
初始探伤灵敏度
焊缝探伤应首先进行初始探伤,初始探伤采用的探伤灵敏度在基准灵敏度以下6~8dB。在检验中应根据波幅超过评定线的各个波幅的特征判
断焊缝中有无缺陷,在焊缝或主管上作记号,为后面的进一步探伤做准备。2.3 精探伤
在初始探伤中判断有缺陷的部位,进一步测出缺陷的位置、大小、长度、当量、性质等,并对除根部未焊透以外回波幅度在评定线以上危害性大的非体积性缺陷及包括根部未焊透、回波幅度在定量线以上危害性小的缺陷测定指示长度。这是探伤中至关重要的关键。2.3.1 数据记录
一旦确认反射信号是缺陷所引起的,应找出反射源的最大回波高度以及在DAC曲线是区域位置,同时应记录探头至焊缝边缘的距离以及焊缝所在位置(测取此点与某区域的间距)。2.3.2 缺陷指示长度及高度的测量
缺陷指示长度的测量方法主要有6dB法、20dB法以及端部峰值法等。与平板对接焊缝缺陷指示长度相比,主要差异表现在:相贯线焊缝呈椭圆曲线形状,探测时要以焊缝的弯曲中心为回转中心进行摆动扫查,将缺陷的平面投影长度作为焊缝曲线的指示长度,而不能将曲线长度作为缺陷的指示长度。支管侧探伤尤其如此,否则将使缺陷指示长度增加。
在相贯线焊缝超声波探伤中,一般不要求测高;但甲方如有要求,还需进行。测高的方法:端部回波值法、回波高度比较法、有效声束宽度法等。2.3.3 缺陷形状和性质的确定根据探头的摆动、转动、前后和左右扫查所形成的包络图形,判断缺陷是否属于点状、线状或面状,并判别缺陷是夹渣、气孔、未焊透、未熔合还是裂纹。其实在工程上要准确判断缺陷的性质是很困难的,往往也依赖于操作者的实践经验。
3 实验结果及数据处理
通过大量的实验,对钢结构桁架相贯线焊缝经常出现的缺陷回波包络线特征得出以下结论:
(1)未焊透———多为根部未焊透(如V型坡口单面焊时钝边未熔合),一般较直,回波规则单一,反射强,起波速度快,回波前沿陡峭,后沿斜率大,波峰较圆钝,回波占宽较小,在焊缝两侧探伤都易被发现。
(2)夹渣———波峰尖锐清晰,常为多头状或多个波峰,或成树枝状,反射波较紊乱,位置无规律,移动探头时回波有变化,但波形变化相对迟缓,反射率较低,起波速度较慢且后沿斜率不大,回波占宽较大。(3)气孔———波峰比较尖锐清晰,常为单头状,反射强烈,起波速度快,但波幅较低,回波前沿陡峭,后沿斜率大,移动探头时回波位置变化迅速,此起彼伏,有点状缺陷的特点。密集型气孔的回波连续不断,波峰明显,一般回波占宽较大。
(4)裂纹———由于裂纹形缺陷内有气体存在,与基体材料声阻抗差异较大,超声反射率高,有一定延伸长度,故起波速度快,回波前沿陡峭,波峰尖锐,回波后沿斜率很大,当探头沿裂纹延伸方向移动时,起波迅速,消失也迅速,回波占宽比未焊透稍大。
为了证明实验结论的正确性,再在对接焊板上进行验证。
通过在对接焊板上的验证,使用上述的回波包络法可以测定缺陷的位置,大小和性质。特别是对缺陷的定性,这种方法基本上可以区分夹渣、气孔、未焊透、裂纹等缺陷。
89南昌航空工业学院学报(自然科学版)

超声波探伤是应用最广泛的无损检测方法之一。在工程建筑中,钢结构桁架焊缝的探伤主要是用超声
波检测的。但由于钢结构桁架相贯线焊缝的超声波探伤的研究,在国内还很欠缺。本文针对相贯线焊缝探伤的相关问题,尤其是对缺陷的定性进行了深入研究,而且该理论经过了实践的检验,效果较好。同时本方法也可以用于锅炉压力容器的相贯线焊缝的探伤中。
相贯线焊缝探伤



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