1、鋼網(wǎng)架超聲波探傷與焊縫缺陷的質(zhì)量分級法【摘 要】本文介紹了用專門設(shè)計(jì)的組合探頭和試塊對螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架焊縫,進(jìn)行超聲波探傷的技術(shù)和焊縫缺陷的驗(yàn)收分級法。該技術(shù)解決了鋼管直徑為d48d159、壁厚3.58mm的桿件焊縫檢驗(yàn)難題依據(jù),提供了完整依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】鋼網(wǎng)架:超聲波探傷:質(zhì)量分級法 Steel net super voice wave the quality ratings which explore to harm to sew blemish with Han method Chai Bao-ying Xu Hai-liang (1.Taixing city construction

2、engineering examination center Taixing Jiangsu 225400; 2.Xinghua city water conservancy building install an engineering head office xinghua Jiangsu 225700) 【Abstract】This text introduction use a specialized design of combination stretch forward to sew with try a piece Han to the stud bolt ball node

3、net, carry on a super voice wave technique and Han which explore harm to sew blemish of acceptance ratings method.It's technique's turn to solved steel pipe diameter for d 48 d 159, the pole piece Han of the wall thick 3.58 mm sew examination hard nut to crack basis, provided an integrity ba

4、sis. 【Key words】Steel net:The super voice wave explore to harm:Quality ratings method 鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由桿件和節(jié)點(diǎn)相連接組成的高次超靜定結(jié)構(gòu),具有造型美觀、耗鋼量少、施工快、費(fèi)用低、綜合經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn),因而建筑工程采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日見增多。螺栓球點(diǎn)和焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架屬于平板網(wǎng)架,為控制網(wǎng)架工程的質(zhì)量和避免發(fā)生屋頂坍塌事故,驗(yàn)收前,須事先對網(wǎng)架進(jìn)行無損檢驗(yàn)。在焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架超聲探傷技術(shù)研究成功的基礎(chǔ)上,又成功地研制了專用單晶、雙晶探頭組和試塊,合理確定了驗(yàn)收方法,解決了鋼管直徑為d48d159、壁厚3.58.0mm的網(wǎng)

5、架桿件焊縫超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn),首次提供了依據(jù)。 1. 網(wǎng)架焊縫缺陷的特點(diǎn) 螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架是由桿件通過高強(qiáng)度螺栓連接交匯于球節(jié)點(diǎn)組成的,桿件系由鋼管與錐頭(或封板)焊接成的。它具有大曲率、小管徑、薄壁管的焊縫是采用插口單面焊V型坡口、焊縫構(gòu)造特殊,使用超聲波檢驗(yàn)困難較大。在實(shí)際工程中,常見焊縫的缺陷類型很多,如:未焊透、裂紋、未熔合、夾渣和氣孔等。而影響網(wǎng)架焊縫強(qiáng)度的主要缺陷是:根部未焊透、裂紋、未熔合和長條夾渣。未焊透會(huì)使桿件焊縫的內(nèi)應(yīng)力在未焊透處集中,引起抗拉強(qiáng)度明顯降低。試驗(yàn)表明,有時(shí)會(huì)降低至40%50%,故桿件存在未焊透的缺陷時(shí),對脆性破壞有很大敏感性。裂紋的危害更為嚴(yán)重,它可以直接破壞焊縫

6、的塑性和強(qiáng)度,不僅在焊縫中產(chǎn)生,而且還往往在熱影響區(qū)產(chǎn)生。在實(shí)際檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),焊縫裂紋較多地集中于定位點(diǎn)焊部位,而采用自動(dòng)焊時(shí)這種情況將大大減少。我們可從抗拉極限與缺陷長度關(guān)系曲線中發(fā)現(xiàn),極限荷載與缺陷指示長度有明顯的相關(guān)性;當(dāng)缺陷指示長度與焊縫周長的百分比小于20%時(shí),其荷載明顯上升,接近于母材強(qiáng)度;反之,大于20%時(shí),則極限強(qiáng)度緩慢下降,差異不會(huì)太大。因此,這就為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù)。 2. 桿件焊縫超聲波探傷原理 從斜入射超聲波進(jìn)入了薄壁小管徑聲場分析中可知,入射聲束與反射聲束重合區(qū)的聲波將會(huì)相互干涉。當(dāng)焊縫根部有未焊透等反射體,位于該聲場加強(qiáng)區(qū)時(shí),則干涉減弱,而實(shí)際上是增加了反射面,探傷儀

7、熒光屏上的回波將增高,如忽略其表面反射損耗,其聲壓值(p)可近似用下式表述 P=2P0ACSin/S 式中,AC晶片有效面積; A晶片實(shí)際面積 B折射角; a入射角; s入射點(diǎn)距聲源的水平距離 聲波波長; P0起始聲壓。 其他區(qū)域的聲域的聲壓值則P用公式表示; P= P0ACSin/S 聲波反射回波幅度變化是隨反射體形狀而異。橫孔類缺陷,由于直射波與管壁內(nèi)表面反射波分開并沒有干涉,只是增強(qiáng)了反射,故回波較高。方槽類缺陷,因槽底面、側(cè)面和棱角都是反射面,在側(cè)面上將同時(shí)接收兩束波,且相互干涉,故反射波幅值時(shí)升時(shí)降,與槽的深度不成比例;如果槽成定角度,使其側(cè)面垂直于入射聲束,入射波束起主要作用,干涉

8、就明顯下降。 用柱孔反射體作為對接小管徑焊縫探傷的標(biāo)準(zhǔn),其主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)孔徑和孔深發(fā)生變化時(shí),對反射回波有較好敏感性。當(dāng)孔徑為d2的柱孔深度小于5mm時(shí),隨孔深增加,柱孔回波幅度也隨之增加;當(dāng)孔深大于5mm時(shí),回波幅度趨于飽和。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對應(yīng)用有指導(dǎo)意義。 薄壁管豎通孔可取d2-6db或d3-2db作為檢驗(yàn)靈敏度,但是對于螺栓球網(wǎng)架桿件這種特殊結(jié)構(gòu)的焊縫,缺陷深度的精確定位并不重要,只需定出缺陷的當(dāng)量即可。故適用于對接焊縫的柱孔反射體,并不適用于鋼網(wǎng)架超聲探傷。研究結(jié)果對比試塊采用橫通孔(或矩形槽),經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)證明較為可靠。這在網(wǎng)架工程中得到了廣泛使用。 為了解決管徑較小桿件的焊縫缺陷探傷問題

9、,研制了一收一發(fā)型高穎雙晶斜探頭,它具有下列3個(gè)優(yōu)點(diǎn); (1)消除界面反射波; (2)始脈沖不能進(jìn)入接收放大器,克服了阻塞現(xiàn)象,可以減少盲區(qū); (3)提高探傷靈敏度,可以得較好到的近場分辨率。 3. 超聲探傷工藝 3.1 探傷準(zhǔn)備。 根據(jù)鋼網(wǎng)架的特點(diǎn),超聲探傷檢驗(yàn)只能采取單面單側(cè)橫波接觸法。探傷前必須清除探測區(qū)域的飛濺物,氧化皮、銹蝕和焊瘤等物,以利探頭移動(dòng)。探頭斜楔接觸面應(yīng)修磨成與桿件表面相吻合的弧形,以改善耦合性能。打磨探測面的寬度 b>2th+50 式中:t-管壁厚度; k-探頭折射角正切。 3.2 掃描調(diào)節(jié)。 探傷儀、探頭及其系統(tǒng)性能均需符合要求。每次使用前應(yīng)對時(shí)基線、掃描比例進(jìn)

10、行校驗(yàn)。掃描調(diào)節(jié)在標(biāo)準(zhǔn)確試塊SRN-TR上進(jìn)行。校驗(yàn)時(shí),將探頭分別對準(zhǔn)R10和R25圓弧面,反復(fù)調(diào)節(jié)“水平”和“深度”旋 ,使兩圓弧面的回波前沿分別對準(zhǔn)水平刻度“2”和“5”。至此,掃描比例調(diào)節(jié)完成。 3.3 探傷方法。 根據(jù)鋼管的管徑不同,對比試塊的選用也不同,探傷時(shí)以選用對比試塊的反射波幅達(dá)滿屏80%作為基準(zhǔn)靈敏度,探頭在桿件上對焊縫的掃查方式,以探頭垂直于焊縫前后移動(dòng)和周向移動(dòng)為主。采取一次波(即直射波)定位法,對波幅超過探傷靈敏度的反射波,根據(jù)探頭的位置、方向、反射波位置及所掌握的焊縫資料,判斷出缺陷的存在和性質(zhì)。 3.4 缺陷測長、當(dāng)量及定位。 探傷時(shí),當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷波幅超過探傷靈敏度時(shí)

11、,探頭采用前后、左右、轉(zhuǎn)角等移動(dòng)方式,首先找出波峰最高點(diǎn),然后增大衰減量,使波幅降至滿屏的80%,此時(shí)衰減量即為缺陷的當(dāng)量。各種管徑的網(wǎng)架探傷靈敏度(指起始靈敏度)、定量靈敏度和判廢靈敏度。 缺陷測長采用波高消除法,即當(dāng)缺陷反射波幅達(dá)探傷靈敏度時(shí)開始,到波幅降至探傷靈敏度以下結(jié)束,其間長度即為缺陷指示長度。缺陷定位可面向封板(或錐頭)順時(shí)針劃分成12個(gè)區(qū)域。 4. 焊縫驗(yàn)收分級 4.1 缺陷評定。 對于反射波幅超過探傷靈敏度的缺陷,若具有裂紋類危險(xiǎn)性缺陷的特征,則需采取改變角度,觀察動(dòng)態(tài)波形,結(jié)合工藝特征作出判定。若對缺陷不能判斷時(shí),應(yīng)輔以其他檢驗(yàn)手段綜合評判,缺陷反射波幅達(dá)到判廢線則判廢。 當(dāng)缺陷反射波幅超過探傷靈敏度,指示長度小于10mm時(shí),以5mm計(jì); 可記錄的兩缺陷間距小于8mm時(shí),以兩個(gè)缺陷長度之和作為單個(gè)缺陷指示長度,間距大于8mm時(shí),可分別計(jì)算。4.2 缺陷的分級。 5. 超聲波探傷在網(wǎng)架工程中的應(yīng)用 鋼網(wǎng)架超聲波探傷技術(shù)及其質(zhì)量驗(yàn)收分級法,經(jīng)過大量網(wǎng)架產(chǎn)品在實(shí)際工程中的應(yīng)用,已取得了良好的效果,有效地保證了產(chǎn)品質(zhì)量。在電力工程中有不少大跨度棚頂和生活文體設(shè)施,也在開始采用螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架。 按焊縫超聲波探傷20%比例的應(yīng)用結(jié)果歸納發(fā)現(xiàn),在電廠工程中的網(wǎng)架,點(diǎn)狀類渣等缺陷較多,經(jīng)解剖分析,主要是點(diǎn)焊工藝不當(dāng)及焊渣未清理干凈所致。小管徑桿件的缺陷明顯多于大管