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超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用

超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用摘要钢结构凭借其优质的性能在现代建筑中得到了越来越广泛的应用，钢结构使用时的一个技术重点与技术难题便是焊接过程，而焊缝出现缺陷也是常有的状况，如何能够实现建筑钢结构检测时准确找出问题所在，超声波是一个绝佳的选择。本文将对超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用展开探讨。关键词超声波；建筑；钢结构；探伤中图分类号TU39文献标识码A文章编号1674-6708（2013）100-0153-021建筑钢结构焊缝类型及焊缝内部缺陷随着当代建筑技术的日新月异，钢结构在建筑中使用的越来越频繁。高强度钢一般是指屈服强度大于1380MPa的高强度结构钢。20世纪40年代中期，美国用AISI4340结构钢通过降低回火温度，使钢的抗拉强度达到1600MPa～1900MPa。50年代以后，相继研制成功多种低合金和中合金超高强度钢，如300M、D6AC和H一11钢等。60年代研制成功马氏体时效钢，逐步形成18Ni马氏体时效钢系列，70年代中期，美国研制成功高纯度HP310钢，抗拉强度达到2200MPa。法国研制的35NCDl6钢，抗拉强度大于1850MPa，而断裂韧度和抗应力腐蚀性能都有明显的改进。80年代初，美国研制成功AFl410二次硬化型超高强度钢，在抗拉强度为1860MPa时，钢的断裂韧度达到160MPa·以上，AFl410钢是目前航空和航天工业部门正在推广应用的一种新材料（本段数据较为详实）。钢结构的性能在不断更新，这些质量越来越优质的钢材也让建筑行业有了飞速发展，然而，作为主要的钢结构连接方式，焊接不仅是一个重要环节，也是容易出差错的地方。焊接过程经常会出现大大小小的缺陷，由于受到焊接工艺以及周围环境的影响，钢结构焊缝不可能没有一点问题，常见的内部缺陷有夹渣、气孔、未融合、未焊透等，通常如果只是单个气孔或者是点状夹渣不会对焊缝整体强度构成太大影响，一旦形成群状气孔或者产生不规则状的夹渣或者未焊透以及未融合现象，问题就会严重很多，甚至会直接降低焊缝的整体强度。2超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用目前常用的钢结构无损探伤主要有如下途径：超声检测（UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法，其中应用最广操作最方便的要属超声检测了。产生波在建筑中的探伤原理主要是基于其自身的特性，由于超声波波长很短，且穿透力十分强，超声波可以在不同介质中传播，一旦碰到不同介质的分界面它会自动发送折射、反射、绕射以及波形转换。此外，超声波具有很好的方向性，可以在黑暗环境中准确的找到目标，通过定向发射，能够很好的发现被检测焊缝存在缺陷的地方。在建筑钢结构检测中，通常会使用反射法来进行探伤，通过对反射回波的声压的高低能够很好的检测出缺陷的大小，是一种十分使用的`检测方式。超声波探伤中一般建议使用2-5MHz探头，而2-2.5MHz相对是最为适宜的，而探头角度的选择也有讲解，根据钢材的特性，通常建议使用K2.0（β600）或K2.5（β700）。在采用超声波探伤时，针对不同板材厚度采用的检验等级与检验方式也不一样。A级检验针对母材厚度〉50mm时，检验方式为单面单侧进行；B级检验针对母材厚度〉100mm时，采取单面双侧进行检验；当焊缝母材厚度≥100mm，窄间隙焊缝母材厚度≥40mm时，通常需要采用C级检验，会采用双面双侧的方式进行检验（已添加数据）。3焊缝中常见缺陷的类型及其在超声探伤中的识别3.1气孔当焊接过程中焊接熔池还处在高温阶段时，这时如果吸收了气体或者相应冶金过程产生了一定量的气体，这些气体如果不能在冷却凝固前及时溢出那么后期就会在焊缝金属内形成气孔或空穴。当采用超声波检测气孔时，单个气孔形成的波形会较为稳定，并且回波高度低，气孔一旦十分密集，探头定向移动就会立刻产生波形此起彼伏的现象，从而达到探伤的目的。3.2夹渣焊接后如果焊缝内有金属熔渣或者非金属夹杂物，那么就会在焊缝形成夹渣，通常它都是不规则分布，有点状也有条状。点状夹渣对于焊缝的整体强度没有太大影响，用超声波探测时波幅也不高。条状夹渣影响则会更大，探测时的回波信号通常会呈锯齿状，探头一旦进行平移，波幅会立刻有变化。3.3未焊透如果焊接接头部分金属没有完全熔透，就会出现未焊透现象。未焊透通常多发于焊缝中心线上，并且长度较长，当探头在焊缝中心线上平移时，未焊透部分反射回的波形会较为稳定，在焊缝两侧进行同样的检测，反射波幅变化也不会太大。3.4未融合当使用的填充金属与母材间未能完全熔合，或者填充金属层之间的熔合不透彻，这都是常见的未融合现象。当探头在未熔合区域平移时波形通常较为稳定，如果移到两侧，反射波幅则会有较大变化，有时甚至只能从一侧探到。3.5裂纹如果在焊缝或母材的热影响区域内，在焊接过