超高层钢结构熔透焊缝超声波检测研究

文/黄又青 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广东广州 510000

超高层建筑钢结构指的是一种空间刚度体系结构，是将结构构件按照一定的框架形式以焊接的方式进行组装，最终形成一种新的结构体系，这种高层建筑钢结构在使用过程中体现出了非常明显的可塑性，如今已经在高层民用建筑中实现了非常广泛的应用。在对钢结构构件进行焊接的过程中，通常使用采用熔透的方法来进行，主要是因为这种方法在使用过程中可以有效保证钢结构的稳定性，在具体的实施过程中，需要通过超声波进行检测与分析，这样才能对焊接接缝中存在的缺陷进行明确，并及时采取有效的措施进行处理，这样才能避免钢结构在使用过程中会出现质量方面的问题。

1、工程概况

某工程为超高层全钢结构设计的写字楼，其中在36层处为转换层，主要是将大型水电与通风设备放置在该层中。建筑钢梁都是H型钢梁，因为在36层当中所设置的水电设备自重非常大，并且钢梁通常会受到力的影响，所以相关的设计、建立以及业主等单位，都提出对该建筑钢梁的翼腹板的部分熔透焊接开展相应的超声波探伤工作，通过这种方式可以对焊肉的熔深以及焊肉内部所存在的超标问题实现合理的控制，从而为整体工程的建设质量提供良好的保障。

2、钢结构焊缝检测设备与检验设备的准备工作

对于该高层建筑结构熔透焊缝开展相应的超声波检测工作时，需要将其中所用到的检测设备与检验设备进行准备，其中所采用的设备主要包括了以下几个方面：第一，在对超声波探伤仪进行选择时，必须保证满足ZBY230“A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件”中的相关要求。在这一过程中所使用的是2.5MHz单斜探头，严格按照相关规定对探头做出相应的标志，保证最终的检测结果可以满足ZBY231“超声波探伤用探头性能测试方法”中的相关要求，其中探头的规格为5P14，斜探头的远场分辨力超出6dB，直探头的远场分辨力应该在30dB以上；第二，在这次检测过程中，所采用的是RB-2对比试块，在现场的检查工作开展时，为了可以对灵敏度以及时基线进行准确的检测，可以使用另外形式的等效试块来进行；第三，对于焊接缝的外观进行全面的检查，在保证达到一定的标准要求之后，才能开展相应的检验工作，并且检验工作应该是在焊接一天之后再进行。针对于探头移动的范围之内，应该做好对焊接飞溅、油渍以及锈蚀的清理工作，保证探测表面具备一定的平整性，这样才能为探头的自由扫查工作提供良好的条件；第四，在对耦合剂进行选择时，主要是采用的水与化学浆糊。

3、探头规格与探伤面的选择

3.1 一般要求

为了保证分析工作可以实现有效的开展，需要将T型焊缝进行有效的划分，在这一过程中主要划分为了五个检测面，具体如下图1所示。针对于大部分的T型角焊缝而言，在开展相应的超声波检测工作时，都可以采用下图1中的探伤面或者是探伤面2，在对斜探头进行使用的过程中，应该保证K值在1.2以上，在此基础上针对角焊缝进行探伤。在这一过程中如果焊缝探测面的焊角尺寸，与另外一面焊角尺寸相比小于斜探头的K值时，应该适当增加K的探头，从而针对角焊缝开展相应的扫查工作，如果是焊缝探测量的焊角尺寸低于另外一面焊角的尺寸时，应该在下图1中的角焊缝探伤面3或者是探伤面4上增加斜探头对焊缝进行扫查，具体如下图2所示。

图1 检测面示意图

3.2 不开坡口部分熔透T型角焊缝的检测要求

针对于不开坡口部分熔透T型角焊缝的探测面而言，应该设置在腹板面上来进行，具体如下表1所示。

图2 焊角尺寸与斜探头探伤面示意图

图3 斜探头声程跨距示意图

图4 检验探测面角焊缝探头移动范围示意图

3.3 开坡口部分熔透T型角焊缝的检测要求

开坡口部分熔透T型角焊缝的探测面进行明确时，主要是设置在了腹板表面，具体如下表2所示。

3.4 棱角位置焊缝的检测要求

在对棱角部分焊缝进行检测的过程中，将检测面设置在了开坡口的一端，期中检测要求如下表3所示。

4、探头移动范围

关于探头的移动范围，具体主要体现在了以下两个方面：

第一，对原有普通部分的熔透角焊缝探头移动区的示意图如下图4与图5所示，其中探头的移动区域主要包括了以下几个方面：首先，在对探测面测角焊缝进行检验的过程中，其中探头的移动区域为P，并且不小于2nKTH3k～2nKT+H1。在该式当中，P指的是探头入射点到盖板之间的距离，n指的是声程跨距数，K指的是斜探头的K值，T指的是采用侧面板的实际厚度，H1指的是探测面腹板角焊缝的实际尺寸，H2指的是盖板角焊缝的实际尺寸，H3是焊缝所要求的熔深度；其次，在对探测面的下部角焊缝进行探测的过程中，其中探头所移动的范围P不小于（2n+1）KT-H3k～（2n+1）KT+H1。

表1 不开坡口部分熔透T型角焊缝探头规格与探伤面的选择

表2 开坡口部分熔透T型角焊缝探头规格与探伤面的选择

表3 棱角焊缝探头规格与探伤面的选择

第二，在对棱角部分焊缝进行检测时，其探头所移动的范围如下图6所示，其中探头所移动的范围P应该大于或者是等于2KT+50mm。

图5 检测探测面下部角焊缝探头移动范围示意图

5、移动的调整与校验

5.1 仪器设备的调整

首先，在对仪器设备进行调整的过程中，可以将仪器荧光屏时的基线刻度按照水平1:1、深度1:1、水平1:2、深度1:2、声程1:1等比例完成相应的调节工作。

图6 棱角部分焊缝探头移动区示意图

在对斜探头探伤灵敏度进行调节的过程中，是在RB-1或者是在RB-2的对比试块上进行开展，需要完成对直探头探伤灵敏度的调节工作，将其控制在3mm、4mm平底孔对比试块上进行调节。另外，在对探伤灵敏度进行调节的过程中，其中应该保证声程与探伤时的声程保持一致。

针对于距离一波副曲线而言，主要是对探头与仪器然后在试块上所获取到的相关数据进行利用，从而在此基础上绘制形成了相应的曲线图。在对距离一波副曲线的灵敏度进行明确的过程中，主要是严格按照GB11345-89“钢焊缝手工超声波探伤方法与探伤结果的分级”规范中的相关要求来进行。

5.2 仪器的校验

在检查工作正式开展之前，应该针对仪器的时基线扫描与探伤灵敏度完成相应的校验工作，并且在实际的校验过程中，应该保证所选择的校验点在两个以上。在检验工作中应该保证在每四个小时以内以及在检验工作全部完成之后，对于时基线扫描与探伤灵敏度开展相应的校验工作，其中校验点应该控制在两个以上。

6、检测实例

该工程36层的H型钢梁为开坡口的部分熔透焊缝，在对面角焊缝进行检验的过程中，主要是按照以上内容中探头的移动区域来进行，将探头的声波入射点控制在一定的范围之内，然后将探头扫查进行移动，结合回波的深度对焊缝焊肉内部存在的问题进行明确。同样，在对探测面下部的角焊缝进行检验时，主要是采用三次波一个半跨距的声程进行扫查，对于斜探头入射电的移动范围进行明确，结合回波的深度，对于焊缝内部的情况进行明确。

在进行扫查的过程中，应该保证灵敏度在平定线之上，当扫查过程中所采用的为斜探头时，为了可以对缺陷的实际情况进行明确，其中斜头可以利用前后或者是转角等几种扫查方式。在对缺陷当量以及长度进行明确的过程中，应该严格按照GB11345-2013“钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分析”中的相关要求来进行。

结语：

综上所述，本文主要针对钢结构中的重要部分熔透构件的焊缝超声波检测方法进行了深入的分析，在此基础上可以对熔透焊缝的内部质量实现有效的控制。因为在操作过程中具有一定的复杂性，这就需要将相应的检查工作进行全面落实，并进行严格的检测与监督，从而才能为最终的工程质量提供良好的保障。