钢结构焊缝超声波检测对缺陷定性浅析

钢结构焊缝超声波检测对缺陷定性浅析

秦龙

深圳生富检测股份公司 广东 深圳 518000

摘要：科学技术的快速发展带动我国整体经济建设发展迅速。钢结构具备轻质，强度高，整体性好，工期短，安装快等相比于钢筋混凝土结构的明显优势，在我国越来越多的工程领域展开了广泛应用。但是对钢结构来说，直接的连接存在焊缝，如果焊缝中存在缺欠，会导致整体性能受到影响。

关键词：钢结构；焊缝超声波检测；缺陷定性

引言

我国整体经济的快速发展，使我国各行业有了更大的发展空间。使用A型脉冲反射超声波对钢结构焊缝进行检测，对发现的反射体进行性质判定的分析。从焊接缺陷的成因及反射波的特点着手探讨焊接气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹的区别及判定方法。通过检测分析，促进焊接工艺改进，为提高焊接操作人员技能水平提供参考依据。

1焊缝超声波检测的基本原理

超声波检测主要是基于超声波在工件中的传播特性，超声波在通过材料时会产生能量损失，在遇到声阻抗不同的异界面时会发生反射、折射、波型转换等物理现象。当采用A型脉冲反射超声波对焊缝进行时，波束从钢板进入焊缝，如遇到焊缝中的缺陷会反射回来，通过探头的接收显示在示波器上，当遇到不同形状、不同取向的反射体时，反射回来的声能会各不相同，在示波器上显示不同的波形，检测人员可根据经验对不同的波形、反射体的位置、指示长度、当量等分析反射体的性质。

2钢结构焊缝的主要分类

通过对钢结构焊缝的接头形式进行分析发现，主要的焊缝分为对接、角接、搭接。另外根据不同的焊缝形式，还可以分为对接焊缝、角焊缝以及组合焊缝。绝大多数的钢结构焊缝，都可以采用超声波检测技术对其进行全面的检测，实现对焊缝内部结构以及缺陷的全面检测，得出相应的缺陷定性，为钢结构之间接缝的稳定性做出定论。

3钢结构焊缝超声波检测浅析

超声波对焊缝进行检测，主要是根据超声波在通过材料后出现能量损失，对于所遇到的不同物体，会出现不同的反射、折射以及波形转换的现象。在利用超声波进行检测的时候，如果波束传入焊缝之中，焊缝之中存在缺陷，就会出现反射，超声波的反射体现在示波仪中。通过对不同的超声波反射情况进行分析和研究，可以得出焊缝中的缺陷以及具体的定性。

4超声波探伤在钢结构运用

目前我国用于钢结构无损探伤的方法有很多，主要有以下几种：涡流检测（ET）、超声检测（UT）、铁磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）、射线检测（RT）这五种检测方法，其中超声检测在实际的应用过程中最为普遍。超声波因其自身的特性所以经常被用在建筑钢结构中的探伤检测中，因其波长很短，所以穿透力十分强大，能够在不同介质中进行传播，如果碰到不同类型的介质的分界面，超声波会自动发生折射、反射、绕射现象或者进行波形转换。另外，超声波的方向性很好，它可以在漆黑的环境中准确地找到想要观测的目标。因此操作人员可以通过定向发射，准确的发现焊缝中的缺陷。

5超声波检测在焊缝实际探伤工作中的应用

1.探测面的修整，应清除焊接工件表面的飞溅物、氧化皮、锈蚀及油污等影响超声波探伤的物体，表面粗糙度应符合相关要求。2.耦合剂的选择，耦合剂的作用主要用于排除探头和工件表面之间的空气，使超声波能有效的进入工件。3.探头频率和K值的选择，一般斜探头K值是根据焊缝母材的厚度来选取。板厚较薄的采用较大K值，以避免近场区检测。板材较厚的采用较小K值，以便缩小声程、减小衰减。4.扫查方式，通过前后扫查、锯齿形扫查以及左右扫查等方式，也可以将个不同位置的缺陷显现出来，进而判定缺陷的性质。5.记录具体的探伤结果，一旦存在内部缺陷，就应该实施评定方面的分析针对焊缝之内的缺陷，需要结合国家标准的规定，来判别该焊缝是否合格。

6超声波检测对焊缝缺陷的具体定性

6.1气孔

在进行焊接的时候，由于焊池处于高温状态，其中存在气体或是反应气体，使得冷却的时候凝聚，而且没有完全溢出，导致出现气孔。气孔一般有两种，一种是单一大气孔，另外一种是密集小气孔。对于单一气孔来说，一般采用超声检测会出现较高的回波率，而且波形比较稳定，虽然会朝着多个方向反射，但是反射波的幅度基本相同。对于密集小气孔来说，采用超声检测会出现一团反射波，通过探头的变化，可以实现波动的大幅度起伏。图1

图1

6.2夹渣

如果我们焊接之后内部存在熔渣或其他夹杂物，则会在焊缝形成夹渣，常常夹渣的分布都是没有固定规律的，其形状为点状和条状不一。点状的夹渣对焊缝整体强度影响不是太大，在用超声波探测时波幅较低平缓。条状的夹渣对其整体强度影响较大，回波信号常常呈现出锯齿状，探移动，波幅也会立马变化。图2

图2

6.3裂纹

在焊缝之中，裂纹是最明显的缺陷。进行超声波探伤的过程中，因为裂纹中有气体存在，其属于钢/空气的界面，所以，存在较高的声压反射率，并且回波的高度偏高，其波幅相对较宽，还会有多峰存在。再平移探头的时候，就会出现连续的反射波，导致波幅出现变动。在探头扭转之后，就会出现波峰上下错动的情况。由于超声波本身对于裂纹较为敏感，所以，裂纹的性质就可以通过最大回波高度来判断。当探测面合适的时候，其裂纹缺陷回波偏高，并且反射相对强烈。图3

图3

6.4未焊透

未焊透，其主要是指在进行焊接的过程中，其对应的接头部分出现金属没有完全融透的情况，在一般情况下，其主要出现在焊缝的中心线上，表现出一定的长度。在进行探伤的过程中，将探头平移，未焊透的波形主要表现出相对稳定的形式，如果是在焊缝的两侧进行探伤操作，能够有效实现对两条大致相同的反射波幅的获取。图4

图4

6.5未熔合

未熔合情况的出现，主要是由于其中填充的金属没有实现与母材的全面融合。在利用超声波进行检测的时候，会出现比较高的回波。将探头进行平移，可以实现波形的稳定，而且需要对两侧进行全面的检测。在对未熔合现象进行全面检测的时候，必须要确保检测方法的正确，注重探头角度的控制，否则容易出现漏检的问题。图5

图5

7检测表面的制备及检测时机

在应用超声波检测技术对结构熔透焊缝进行检测前，应当安排专人详细检查焊缝表面质量与外观,超声波工作探头移动范围内必须对焊接飞溅物、锈蚀物、油垢以及其他外部杂质进行清除，视情况还需对待检测区域进行打磨处理，以可见金属光泽为标准，以确保超声波检测过程中声学接触性能良好，方便工作探头对待检测区域进行自由扫查。在无其他特殊要求与规定的情况下，超声波检测应当尽量在焊接区域自然冷却至常温状态后进行。同时，根据钢板厚度以及钢结构材质特点的特殊性，对于钢支撑以及箱型钢柱结构中钢板厚度高于40.0mm且选用Q345C-15Z材质的情况下，考虑到上述区域结构厚度大且钢结构材质存在延迟裂纹的特点，超声波检测应当尽量在焊接作业完成后24h后开展。

结语

综上所述，UT人员的经验和技能水平，对缺陷的精准判定显得尤为重要。UT技术的缺陷定性问题一直是比较困难的，虽然经过了无损检测前辈们的不断努力，总结出了许多有价值的经验，但是仍然存在一定的不确定性，还需要不断地探究摸索、总结经验。就这一问题进行了粗浅的分析，希望抛砖引玉，使焊缝UT缺陷定性问题得到更多的关注探讨，使该种技术对缺陷的定性有更成熟的经验。

参考文献

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