1、焊缝超声波探伤论文超声波探伤论文钢网架超声波探伤与焊缝缺陷的质量分级法【摘 要】本文介绍了用专门设计的组合探头和试块对螺栓球节点网架焊缝,进行超声波探伤的技术和焊缝缺陷的验收分级法。该技术解决了钢管直径为d48d159、壁厚 3.58mm 的杆件焊缝检验难题依据,提供了完整依据。 【关键词】钢网架:超声波探伤:质量分级法 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
2、city construction 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 st
3、ud bolt ball node net, carry on a super voice wave technique and Han which explore harm to sew blemish of acceptance ratings method.Its techniques 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 inte
4、grity basis. 【Key words】Steel net:The super voice wave explore to harm:Quality ratings method 钢网架结构是由杆件和节点相连接组成的高次超静定结构,具有造型美观、耗钢量少、施工快、费用低、综合经济效益好等特点,因而建筑工程采用网架结构日见增多。螺栓球点和焊接球节点网架属于平板网架,为控制网架工程的质量和避免发生屋顶坍塌事故,验收前,须事先对网架进行无损检验。在焊接球节点网架超声探伤技术研究成功的基础上,又成功地研制了专用单晶、双晶探头组和试块,合理确定了验收方法,解决了钢管直径为 d48d159、壁厚3
5、.58.0mm 的网架杆件焊缝超声波探伤标准,首次提供了依据。 1. 网架焊缝缺陷的特点 螺栓球节点网架是由杆件通过高强度螺栓连接交汇于球节点组成的,杆件系由钢管与锥头(或封板)焊接成的。它具有大曲率、小管径、薄壁管的焊缝是采用插口单面焊 V 型坡口、焊缝构造特殊,使用超声波检验困难较大。在实际工程中,常见焊缝的缺陷类型很多,如:未焊透、裂纹、未熔合、夹渣和气孔等。而影响网架焊缝强度的主要缺陷是:根部未焊透、裂纹、未熔合和长条夹渣。未焊透会使杆件焊缝的内应力在未焊透处集中,引起抗拉强度明显降低。试验表明,有时会降低至 40%50%,故杆件存在未焊透的缺陷时,对脆性破坏有很大敏感性。裂纹的危害更
6、为严重,它可以直接破坏焊缝的塑性和强度,不仅在焊缝中产生,而且还往往在热影响区产生。在实际检验中发现,焊缝裂纹较多地集中于定位点焊部位,而采用自动焊时这种情况将大大减少。我们可从抗拉极限与缺陷长度关系曲线中发现,极限荷载与缺陷指示长度有明显的相关性;当缺陷指示长度与焊缝周长的百分比小于 20%时,其荷载明显上升,接近于母材强度;反之,大于 20%时,则极限强度缓慢下降,差异不会太大。因此,这就为验收标准提供了依据。 2. 杆件焊缝超声波探伤原理 从斜入射超声波进入了薄壁小管径声场分析中可知,入射声束与反射声束重合区的声波将会相互干涉。当焊缝根部有未焊透等反射体,位于该声场加强区时,则干涉减弱,
7、而实际上是增加了反射面,探伤仪荧光屏上的回波将增高,如忽略其表面反射损耗,其声压值(p)可近似用下式表述 P=2P0ACSin/S 式中,AC晶片有效面积; A晶片实际面积 B折射角; a入射角; s入射点距声源的水平距离 声波波长; P0起始声压。 其他区域的声域的声压值则 P 用公式表示; P= P0ACSin/S 声波反射回波幅度变化是随反射体形状而异。横孔类缺陷,由于直射波与管壁内表面反射波分开并没有干涉,只是增强了反射,故回波较高。方槽类缺陷,因槽底面、侧面和棱角都是反射面,在侧面上将同时接收两束波,且相互干涉,故反射波幅值时升时降,与槽的深度不成比例;如果槽成定角度,使其侧面垂直于
8、入射声束,入射波束起主要作用,干涉就明显下降。 用柱孔反射体作为对接小管径焊缝探伤的标准,其主要优点是当孔径和孔深发生变化时,对反射回波有较好敏感性。当孔径为 d2 的柱孔深度小于 5mm 时,随孔深增加,柱孔回波幅度也随之增加;当孔深大于 5mm 时,回波幅度趋于饱和。这个实验结果对应用有指导意义。 薄壁管竖通孔可取 d2-6db 或 d3-2db 作为检验灵敏度,但是对于螺栓球网架杆件这种特殊结构的焊缝,缺陷深度的精确定位并不重要,只需定出缺陷的当量即可。故适用于对接焊缝的柱孔反射体,并不适用于钢网架超声探伤。研究结果对比试块采用横通孔(或矩形槽),经实践检验证明较为可靠。这在网架工程中得
9、到了广泛使用。 为了解决管径较小杆件的焊缝缺陷探伤问题,研制了一收一发型高颖双晶斜探头,它具有下列 3 个优点; (1)消除界面反射波; (2)始脉冲不能进入接收放大器,克服了阻塞现象,可以减少盲区; (3)提高探伤灵敏度,可以得较好到的近场分辨率。 3. 超声探伤工艺 3.1 探伤准备。 根据钢网架的特点,超声探伤检验只能采取单面单侧横波接触法。探伤前必须清除探测区域的飞溅物,氧化皮、锈蚀和焊瘤等物,以利探头移动。探头斜楔接触面应修磨成与杆件表面相吻合的弧形,以改善耦合性能。打磨探测面的宽度 b2th+50 式中:t-管壁厚度; k-探头折射角正切。 3.2 扫描调节。 探伤仪、探头及其系统
10、性能均需符合要求。每次使用前应对时基线、扫描比例进行校验。扫描调节在标准确试块 SRN-TR 上进行。校验时,将探头分别对准 R10 和 R25 圆弧面,反复调节“水平”和“深度”旋 ,使两圆弧面的回波前沿分别对准水平刻度“2”和“5”。至此,扫描比例调节完成。 3.3 探伤方法。 根据钢管的管径不同,对比试块的选用也不同,探伤时以选用对比试块的反射波幅达满屏 80%作为基准灵敏度,探头在杆件上对焊缝的扫查方式,以探头垂直于焊缝前后移动和周向移动为主。采取一次波(即直射波)定位法,对波幅超过探伤灵敏度的反射波,根据探头的位置、方向、反射波位置及所掌握的焊缝资料,判断出缺陷的存在和性质。 3.4
11、 缺陷测长、当量及定位。 探伤时,当发现缺陷波幅超过探伤灵敏度时,探头采用前后、左右、转角等移动方式,首先找出波峰最高点,然后增大衰减量,使波幅降至满屏的 80%,此时衰减量即为缺陷的当量。各种管径的网架探伤灵敏度(指起始灵敏度)、定量灵敏度和判废灵敏度。 缺陷测长采用波高消除法,即当缺陷反射波幅达探伤灵敏度时开始,到波幅降至探伤灵敏度以下结束,其间长度即为缺陷指示长度。缺陷定位可面向封板(或锥头)顺时针划分成 12 个区域。 4. 焊缝验收分级 4.1 缺陷评定。 对于反射波幅超过探伤灵敏度的缺陷,若具有裂纹类危险性缺陷的特征,则需采取改变角度,观察动态波形,结合工艺特征作出判定。若对缺陷不
12、能判断时,应辅以其他检验手段综合评判,缺陷反射波幅达到判废线则判废。 当缺陷反射波幅超过探伤灵敏度,指示长度小于 10mm 时,以 5mm 计; 可记录的两缺陷间距小于 8mm 时,以两个缺陷长度之和作为单个缺陷指示长度,间距大于 8mm 时,可分别计算。4.2 缺陷的分级。 5. 超声波探伤在网架工程中的应用 钢网架超声波探伤技术及其质量验收分级法,经过大量网架产品在实际工程中的应用,已取得了良好的效果,有效地保证了产品质量。在电力工程中有不少大跨度棚顶和生活文体设施,也在开始采用螺栓球节点网架。 按焊缝超声波探伤 20%比例的应用结果归纳发现,在电厂工程中的网架,点状类渣等缺陷较多,经解剖分析,主要是点焊工艺不当及焊渣未清理干净所致。小管径杆件的缺陷明显多于大管径的杆件,且许多严重缺陷也都是存在于小管径杆件的焊缝内。 总之,超声波探伤技术近年来在空间结构中的应用,显示了它在技术、安全和经济上的效能,取得了较大的社会和经济效益。 参考文献 1 螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法 2 焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法 3 螺栓球节点钢网架超声波探伤技术及应用 4 钢网架焊接球节点焊缝超声波探伤工艺及根部未焊透检测与评定
