超声波无损探伤检测钢结构焊接质量的运用研究

超声波无损探伤检测钢结构焊接质量的运用研究

陈卫

关键词：超声波；无损探伤检测；焊接质量

现代工业和科学技术的发展使无损检测技术日益受到各个工业领域的重视，如机械制造、电子、石油化工、汽车、航空航天等工业。近年来，各种无损质量检测方法得到了广泛的发展，如超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测、涡流检测等，这些无损检测方法能够检测出材料的性质、成分以及结构等相关信息。超声波检测是五种常规无损检测方法中的一种，与其他无损检测技术相比具有被测对象范围广、灵敏度高、穿透力强、检测速度快、操作简单方便、安全等优点。

1、超声波探伤无损检测简析

1.1技术要求

超声波探伤无损检测的进行有着相应的技术要求。例如工作人员在超声波探伤检测方法的实际应用过程中应当首先了解相应的结构图纸。除此之外，超声波探伤无损检测的技术要求还包括了对GB50205-95的遵循，即对于钢结构工程施工及验收规范的有效遵循和执行。另外，超声波探伤无损检测的技术要求还包括了当焊缝焊接质量等级为一级时并且其评定等级为n级时需要进行10%的超声波探伤，而对于图纸要求焊缝焊接质量等级为二级时其评定等级为u级时需要按照相应的技术要求进行20%的超声波探伤，从而在此基础上促进超声波探伤无损检测的顺利进行。

1.2应用要点

超声波探伤无损检测的进行需要相应的应用要点的有效支撑。在这一过程中需要注意的是超声波探伤应当用于全熔透焊缝并且其探伤比例应当按照每条焊缝长度的百分数来进行计算，并且需要确保其长度不应当小于220mm。除此之外，超声波探伤无损检测的应用要点还包括了当进行局部探伤的焊缝时如果工作人员发现了不被允许的缺陷时，工作人员应当在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度，并且确保增加的长度应不应当小于该焊缝长度的15%，在这一过程之后如果仍然存在不允许的缺陷时，工作人员应当对该焊缝进行10%的探伤检查。另外，超声波探伤无损检测的应用要点还包括了对于探伤时机的有效明确。例如碳素结构钢应当在焊缝冷却到环境温度后12小时后才进行，而与此相对应的是低合金结构钢应当在焊接完成后24小时之后才可以进行焊缝探伤检验，从而能够在基础上促进超声波探伤无损检测应用效率的有效提升。

1.3仪器校准

仪器校准是超声波探伤无损检测的重要环节。工作人员在每次探伤操作之前都应当通过标准试块的有效应用来合理地校准仪器的综合性能。在这一过程中工作人员应当注重校准面板的曲线，从而有效确保探伤结果的准确性。除此之外，在仪器校准的过程中工作人员应当注重探测面的修整。例如工作人员应当注重清除焊接工作表面存在飞溅物和氧化皮以及凹坑和锈蚀等杂质，从而有效确保仪器的粗糙度得到有效的控制。另外，在仪器检测的过程中工作人员应当对于耦合剂进行合理的选择。在这一过程中工作人员应当考虑到黏度、流动性、附着力、腐蚀性、清洗难度等因素，以这些为基准来对耦合剂进行选择，并且同时考虑到其他的经济因素和综合因素，从而在此基础上促进超声波探伤无损检测整体水平的有效提升。

2、检测方法

在每次探伤操作前都必须利用标准试块（CSK-IA、CSK-ⅢA）校准仪器的综合性能，校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。

2.1探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般低于4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm，（K：探头K值，T：工件厚度）。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。

2.2耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗，而且经济，综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。

2.3由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行。

2.4由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。

2.5在探伤操作过程中采用粗探伤和准确探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是准确探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。

2.6对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定，来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷，向车间下达整改通知书，令其整改后进行复验直至合格。

3、焊缝中常见的缺陷原因及防止措施

3.1气孔

焊接金属钢材时，由于空气中的水分或金属内的水分都会使焊缝产生气孔。焊接气孔是在焊接时熔池中的过饱和氢、氮气以及冶金反应中产生的其它气体未来得及从熔池中逸出而留在焊缝中形成的孔穴。产生的原因有材料表面不清洁，冷却速度快或焊前清理不当等。激光焊产生气孔的原因是由于焊缝和热影响区的空间狭小，熔深比较深，气体不易快速排出从而导致焊缝容易产生气孔。激光焊接产生的气孔可分为一氧化碳气孔、氮气气孔、氧气气孔。气孔的防止措施有：去除氢气和氧气源；激光焊接时要保证小孔的稳定性，

3.2夹渣

夹渣是指熔池凝固后仍然残留在焊缝中的各种化合物，常以多角形，链状或球状形式存在。它的生成是由于焊接速度过快，或焊道间的熔渣未清理干净造成的。当夹渣比较大时，不仅降低焊缝的塑性和韧性，及疲劳强度，还可能导致热裂纹的产生。在焊接工艺的选择过程中，要考虑夹杂物的影响，降低其不利的一面。减少夹渣的措施主要是正确选择焊条或焊剂的渣剂，以保证良好的保护条件。

3.3裂纹

对于有过这方面经验的工作人员来说，裂纹反映在超声中，其波形比较宽，而且高度很大。相对于其他的缺陷来说，裂纹是危害最大的一种，所以做好裂纹的防范工作尤其重要。裂纹产生的原因是：在焊接过程中，受热不均匀，在外力的作用下，冷却速度又过快，导致还没有完全合并在一起，就出现了或小或大的裂纹。防止出现裂纹的方法是：在钢材的含量上采用少量的硫、锰来提高焊接缝隙的自由伸展度；采用先进的焊接技术来减少焊接裂纹。

3.4未焊透

在钢结构中也会时常出现这类问题，通过超声波探测就会显示出来。遇到这类缺陷时，波幅会比较高，这种缺陷非常严重，会导致裂纹产生，产生这种情况的原因就是在焊接的过程中，其焊接电流过小或者速度过快以及运条角度不正确导致的。为了预防这种缺陷时常会选择正确的焊接工艺来保证钢材焊接的质量，以确保汽轮机正常运转，提高生产能力。

4、结束语

无损检测是在非破坏条件下对生产制造过程中的构件、零件、焊缝和最终产品的质量及性能进行检测与评定，它也对所生产的产品在服役期间的使用可靠性及安全性进行评估。在焊接过程中，质量检测贯穿焊接作业的整个阶段，应确保检测方法的合理性、检测仪器的可靠性和检测人员的水平。焊后要采取各种方法对焊缝进行全方位的检查，以确定其外表尺寸、物理性能等。我们需要开发拥有自主知识产权的无损检测设备，不仅可以减轻目前检测设备带来的伤害，而且还能提高检测水平和质量，具有较高的社会效益和经济效益。

参考文献

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