钢结构无损检测中超声波探伤技术应用研究

刘健

（中国石油大庆石化公司检测信息技术中心，黑龙江 大庆 163714）

1 超声波探伤技术及原理

在科学技术不断发展的过程中，无损检测中的超声波探伤技术是新兴的一项技术，该项技术的使用比较广泛，并且是一项重要的技术。超声波技术的科学合理使用能够检查钢结构的夹渣以及裂纹，以此充分掌握钢结构的施工质量。使用该项技术的安全系数比较高，而且比较方便快捷。超声波探伤技术的构成主要包含超声波探伤仪、探头以及耦合剂等，在介质中超声波传播时波型比较多，落实检验工作的过程中，比较常见的波型有横波、纵波、板波以及表面波等。技术原理如下：使用探头完成超声波的发射工作，在检验材料时快速完成传播工作，如果在检测的材料的过程中如果有气孔、夹渣以及裂纹存在，一些超声波将会被反射，让超声波接收器接受，并且将其现实在屏幕上，通过计算以及分析回波，能够掌握检验材料的实际情况。

2 钢结构的缺陷

即便钢结构和其他很多的材料具有不可替代的特点，但是，使用过程中也具有多方面的缺点，对钢结构的质量产生了严重的影响，主要包含以下几个方面的内容。

2.1 钢结构设计缺陷

就现下钢结构的设计能够看出，由于该方面的设计工作者缺失，而且经验也缺乏，在具体落实设计工作的过程中，对于数据计算工作的依赖程度比较大，能够运用的设计经验较少，人工干预能力确实，并且目前对于低造价的情况比较重视，使得钢结构可靠性较低，导致上述现象存在的主要原因是由于人为因素造成的。

2.2 钢结构材质缺陷

钢结构的材料种类比较多，因不同的元素占据了不同的比例，从而影响到了钢结构材料性能，在冶炼钢材之前，需要做好原材料的选择工作，在对钢材进行轧制以及冶炼的过程中，由于受到工艺设备的限制，会对钢材的质量产生影响，主要的表现形式是钢材中有裂纹存在，面对这种情况，需要严格进行材料的监督审核工作。

2.3 钢结构连接缺陷

组成建筑物的钢结构系统是形式不同的各种类型的钢产品的组合体，主要用焊接的方法连接钢结构的不同体系，这样一来，能够有效地节省连接空间，并且保障结构的刚性连接。但是，由于焊接环境以及焊接工艺水平的影响，导致干结构内部结构受损，并且在钢结构中出现了气孔、夹渣等，导致钢结构的稳定性不佳。

3 超声波无损探伤方法的应用

因超声波探伤探测深度深、距离大、重量轻并且探伤的装置比较小，因此，检测的速度也比较快。通常情况下，超声波探伤不会要求给出准确的缺陷性质以及缺陷类型，但是，在长时间的实践后，会通过这种声波来掌握不同波线的规律，后按照焊接材料的类型以及焊接结构的类型，对缺陷损伤的严重程度进行判断。

3.1 初步探伤

在接收到探伤任务后，首先应该对图纸中的焊接质量技术提出相应的要求，要按照验收钢结构的标准来执行各项操作，避免存在盲目操作的行为。同时要掌握多方面的专业知识。如果要求钢结构的焊接质量等级为一级时，可以评定钢结构等级为二级的质量操作，确保超声波探伤技术的充分使用，以此类推，直到质量标准等级是三级时。在完成初步探伤作业时，应该重点掌握示波屏上的回波信号，如果出现有超出评定线的回波，此时，就需要做好相应记录，给下一步定量缺陷奠定良好的基础。

3.2 精确探伤

这种探伤方法应该确保探伤的精确度，具体方法的使用和初步探伤一致，只是需要放慢整个操作过程，仔细检查探伤的整个过程，避免出现漏测问题。如果第一次检测时发现了缺陷，第二次也需要进行再次检测，找到导致缺陷出现的最高的回波束，做好相应的记录，这样一来，也有利于改进缺陷情况。探伤时应该注意，需要根据每条焊缝的长度百分数来计算探伤的比例。面对需要局部进行探伤的焊缝，如果这些焊缝是允许存在的，此时，应该在该缺陷的两端位置处增设探伤长度，并且要保障增加的探伤长度大于10%。在具体落实探伤工作时，应该准确掌握钢材的结构特征，对每次的缺陷进行精准判断。

3.3 重复探伤

重复探伤是对前两次探伤的复核以及检查，其探测方法基本一致，此次探伤是在前两次探伤工作的基础上进行的，因此，需要加快速度，达到节约时间以及精力的目的。

4 普通钢结构焊接所出现的缺陷、原因和对策

焊缝在所有的钢结构中通常情况下可以将其分为未焊透、夹渣、未熔合以及气孔等类型，并且还有可能出现裂纹。到目前为止，仍然没有很好的方法能够使超声波探伤做出精确无误的判断。目前的探伤工作也仅仅是借助超声波反射出的波形进行综合分析，在此基础上才能得到比较精准的结论。

4.1 出现夹渣

在焊接钢结构时，多多少少都会有一定的夹渣存在，会威胁到钢材的质量以及焊接，夹渣中存在的主要问题有以下方面：在点状的夹渣中就会形成和气孔相似的回波信号，此时，检测工作者需要做好一系列的记录工作。其次，在出现条状夹渣的情况下，就会出现锯齿状的波幅。最后，一旦波形呈现出树枝的形状，则不同的方向探测时所体现出来的反射波幅则不同。导致这种缺陷存在的主要原因是：在实施焊接工作的过程中，不仅焊接的电流太小，而且焊接的速度也比较快，导致一些夹渣不能及时飞走，并且金属焊接工作的纯度也不高，其中含有硫之类的成分。要想避免这种情况的出现，就需要正确使用焊接电流，放慢焊接速度，在开展焊接工作之前，需要做好杂质的清理工作。

4.2 没有焊透

在钢结构中也经常出现没有焊缝的问题，通过使用超声波探测的方法就会使这种问题体现出来。在面临这样的缺陷时，波幅通常情况下比较高，这种缺陷严重时，会产生雷文，导致这种问题出现的关键原因是焊接过程中的焊接速度条块或者焊接电流太小，以及运条角度不一致引起的。为了避免这种缺陷的存在，通常情况下，会使用正确的焊接方法，以此有效地保障钢材的焊接质量，使汽轮处于正常运转的状态，达到提升生产力的作用。

4.3 焊接中出现气孔

随着气孔的大小，超声波的波形会发生相应的变化，就比如，一些单一的气孔，虽然波形比较稳定，但是缝隙是单一的。因探测方向的差异，就会得到不同的探测结果，因此，探测工作需要来回进行，这样一来，能够降低探测过程中的失误。导致气孔出现的原因有以下方面：使用手工的方法对这些钢材进行焊接时，电流太大、太小或者杂质没有清除干净，或者是电压过高都有可能产生这些问题。减少焊接面积会相应降低运行效率，要想对这种类型的缺陷进行预防，就应该避免不相关的杂质的出现，要处理好生锈的钢材，而且在落实焊接工作时，应该选择对应的电流、电压以及焊接速度。

4.4 焊接中出现裂纹

对于具备一定工作经验的工作人员而言，在超声中会发现裂纹，此时的波形比较宽，而且高度也比较高。和其他的缺陷相比较而言，裂纹的危害比较大，因此，做好裂纹的防范工作显得非常关键。导致裂纹产生的主要原因是，在焊接裂纹的过程中，受热不均匀，并且在外力的作用下，冷却速度比较快，使其没能完全合在一起，因此，就会出现大小不一的裂纹。为了避免这些裂纹的出现，需要选择含有少量锰以及硫的钢材，以此提升焊缝的自由伸展程度。先进焊接技术的使用可以有效地降低出现裂纹的概率。

4.5 焊接中出现未完全熔合的情况

在使用超声波实施探测工作时，没有融合的缺陷对波形的反射比较稳定，后在对两侧的焊缝进行探测时，很有可能在一侧处无法获取探测结果。如果焊接的速度比较快，焊接角度不正确，就会出现未完全熔合现象。面对这种问题，需要选择正确的焊接方式以及何时的探测角度，同时要控制电流的大小。

5 结语

总而言之，随着现代建筑工程项目的不断发展，先进的科学技术的运用给检查建筑材料的质量提供了相应的保障。如今，对于建筑工程中经常使用的钢结构而言，在对其质量进行检测时会普遍用到无损检测中的超声波探伤技术，该项技术的使用可及时、快速发现存在于钢结构中的缺陷，然后对相应问题展开分析，从而增强建筑工程中钢结构的稳定性。希望本次的相关研究可以为以后提高超声波探伤技术在钢结构检测中的应用水平提供建议。