超声波无损检测在钢结构工程中的应用.pdf
敖海良
摘 要：现如今，钢结构材料有着突出的性能，应用于现在的各种建筑物当中，也深受广大人们的喜爱，但是在钢结构材料的使用中也遇到了一些难以解决的问题，就是在焊接的时候，会出现焊缝缺陷等情况发生。怎样才能够在钢结构的检查中更准确快速地找到问题所在？运用超声波技术就可以很好的解决这一问题，在文章中就详细的介绍了这些。
关键词：超声波技术；建筑；钢结构检测
钢结构材料之所以在建筑中得到广泛的应用，就是因为钢结构材料有很好的耐压性、柔韧性、抗震性等诸多优点，比较常见的建筑物有体育馆、工厂及居民楼这类建筑物。但是钢结构在焊接时，难免会出现一些问题，比如，焊缝缺陷就是较常见的现象，对于这种现象展开深刻的调查具有极其重要的作用与体现，根据常见的焊接缺陷来进行深刻的调查与研究。
1 焊接缺陷的类型及影响
1.1 焊接类型及焊接内部缺陷
钢结构分为门式刚架体系和网架空间结构体系，其中门式刚架体系最为常见。常见的焊缝类型有对接焊缝与T型焊缝两种类型。将两母材放在同一平面，让其一端对齐，焊接出来的焊缝称为对接焊缝；T型焊接则是将两母材以T形摆放，焊接出来的焊缝称之为T型焊接。但是要想保证两母材在焊接时能够完美的结合，就要在焊接之前将接头处展开适当的坡口，这样才能达到焊接的标准，在焊接裂缝是最常见的几种坡口较多的有薄板、中厚板、厚板、T型连接等。
1.2 比较普遍的内部缺陷
在焊接的时候会受到很多的外界环境的影响，比如，天气、技术等诸多因素的影响，因此，钢结构在焊接时偶尔会出现内部缺陷这类情况。比较常见的内部缺陷有：夹渣、气孔、裂缝、未焊接与未融合等多种情况。在焊接过程中，气孔、点状夹渣等都是一些常见的内部缺陷问题，但是其对于整个焊接来说影响可以忽略；但是如果多个缺陷累积在一起，则会严重影响整个焊接质量。
1.3 焊接缺陷的影响
钢结构材料的各方面性能与强度都随着时代的进步在不断的更新，那些质量优秀的钢结构材料都被广泛地应用到了各种建筑物当中，但是，钢结构材料主要的连接方式还是焊接，焊接仍然是一个重要的步骤，同时也是极其容易出现错误的地方。无论是老技术人员还是新技术人员都会或多或少的出现一些低级的错误。在焊接的时候，焊接会受到环境天气的影响，所以很容易出现质量方面的问题，最常见的问题有夹渣、气孔、未融合、未焊透等多种问题，一般要是只是单个气孔或者是点状夹渣不会对焊缝整体强度构成非常大的影响，如果构成了群状气孔或是出现不规则的形状夹渣或是未融合现象，问题就会极其严重，甚至导致整个钢结构材料的整体强度及整体质量下降。
2 超声波技术探伤原理及应用
2.1 超声波技术的原理
超声波在使用的时候通常采用2-5兆赫兹探头，而且探头的角度也有很多讲究，根据建筑钢材料的不同，大多数的时候采用K2.0或K2.5这两种。在进行超声波探伤的同时，根据不同材料、不同厚度来进行检测的方法也大不相同。通过判断目标的缺陷位置来选择相应的检测方法，与此同时排除错误的缺陷。可以根据超声波最大程度的测量，通过水平与垂直的信息来判断缺陷的具体情况。测量时首先要进行大致的测量，这样就可以准确的了解到超声波探伤的灵活性。将测量出来的数据给予详细的记录与分析，这样才可以准确无误的判断出缺陷的位置。即使这样，在一系列检测下，我们所检測出的数据也要进行复查，即为复探，复探是对之前所检测的结果在进行一次核对与校准，方法基本和上述相同，会比之前检测的速度要快。
2.2 超声波探伤的应用
超声波探伤的原理是在经过不同介质时超声波会产生的一系列反应。因为超声波产生的波长很短，而且穿透力也非常好，它可以在各种介质中进行传播，如果遇到不同的介质的时候他就会发生反应，将所探测到的信息传送回来。除此之外，超声波可以不限环境的影响，即使在夜里也能准确无误的找出原因，因为超声波具有很好的方向性，向一个方向发射，可以精准的找到焊接缺陷所在之处。一般用超声波反射法来探伤，经常应用于建筑钢结构检验当中，它可以向一个方向发出超声波遇到焊接缺陷就会将波反射回来，通过超声波声压的高低来判断出焊接裂缝的长度，是一种十分方便快捷的方法。
3 超声波探伤的实际应用方法
3.1 超声波探伤的主要要求
3.1.1 对人员的各项素质要求。超声波探伤的人员要有相应的资格证，才可以进行一系列的超声波检测，而且只能在同一技术工作上进行工作，如果技术方面出现了问题就要承担起自己应付的责任。
3.1.2 超声波探伤面的选择。可以依据钢结构的材质、形状及焊接技术等因素，来大致判断经常出现缺陷的具体位置，并根据缺陷有可能伸展发展的方向及焊缝要求验收的等级来选取超声波探伤面。
3.1.3 超声波探头频率及角度。在穿透能力允许的条件下，超声波探头频率选取的越大越好。一般选择4兆赫兹上下的探头。探头角度的选取一般都是看钢结构材料的厚度及缺陷坡口的样式估计可能出现的缺陷类型提供选取材料，由于钢结构材料的厚度一般比较小，所以经常使用60度与80度的探头，但是由于钢网架杆的板材纤薄，一般会选用72度的探头。
3.1.4 对于耦合剂的选取。在选择耦合剂的时候，一定要有良好的透声效果和恰当的流动特性，最重要是它不会对相应的施工材料以及施工技术工人造成安全隐患，并且它的成本很低，可以用低价钱来进行换取。
3.2 内部焊接缺陷的应用
在使用补充金属与母材的热影响区，在焊接的时候有可能出现局部缺陷的现象，把这种现象称为焊接缺陷。超声波探测将声波传出，通过返回波幅的宽度来对其进行判断，如果波的高度大，则说明裂缝的长度很大，在探头经过多次反射的同时波幅也随之变化，随着探头上下波动，对应的波峰也会出现上下错动的现象。如果探头在未融合区域移动时波形一般都是比较平稳的，若是平移到钢结构材料的两端，反射波将会出现较大的波动。
4 典型缺陷的分析
超声波探伤一般不用对焊接缺陷做出百分之百的估测，而且在许多的实际应用检测当中表明，使用声束方向来结合不同方向的转动及环境检验，检验出发射回来的波来看出路线及动态波形的变化特征，与此同时，将焊接技术、接头结构及钢结构材料等完美的融合，这样可以准确的判断出焊接缺陷的性质和类型，可以通过这个方法来判断它的缺陷程度。超声波探伤广泛的应用于城市建筑中，在钢结构材料的检测中起到了非常明显的帮助，因为超声波探伤具有独特的特点，可以很精准的对钢结构材料焊接裂缝进行检验。在对不是同一种类的情况下，探头移动时都会收到不一样的形状与波形的回波，利用超声波无损探伤对缺陷来检验的同时，能够很好的检测出钢结构材料的质量与安全性。
5 结束语
总体来说，上述文本中大部分是在研究探讨建筑钢结构材料缺陷的质量检测所运用到的超声波探伤技术使用及应用，将较为常见的缺陷类型及制造工艺进行了描述与分析，对钢结构构件的缺陷这种情况作出了相应的探讨与解析。也希望本文中的谈论分析，能够得到广大建筑工人的认识，从而广泛流传。
参考文献
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