钢结构无损检测中超声波探伤技术的应用浅析

任海峰

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

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。

1 钢结构无损检测的重要性

当前钢结构在建筑施工中十分重要，如果钢结构出现损伤，可能会影响到整个建筑的安全性。在很多桥梁和高层建筑中都大量应用钢结构，如果桥梁和建筑中不能使整个结构达到基本的质量要求，那么如果受到了极端恶劣天气的影响和人为等压力的破坏，可能会使整个结构的内外产生损坏，也使内部结构产生损伤，这样容易导致安全事故，也会引发人们的经济损失，社会和人们的正常生命安全都受到威胁。所以，对于钢结构的前期无损检测是非常重要的。同时在建筑和桥梁之外，我们在很多汽车、火车轨道中都能广泛地见到钢结构，通过对其无损检测能够有效的避免安全事故时，安全性能得到提升。

同时，当前无损检测率的提高也提升了人们正常生产生活，使我们超声波无损检测技术能够达到较高的无损检测要求，这种检测技术是一种质的飞跃，我们必须要加强广泛的应用来提升现代生活的质量性和安全性。

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[1]。

（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）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。

（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 无损检测中超声波探伤技术检测缺陷等级的评定

在等级评定过程中，主要对三方面的等级进行评定，分别是无损检测的技术规则分析、焊缝处的记数方法、抽样检验合格判定。

其中无损检测技术的超声波探伤技术需要严格的遵守无损检测测的技术规则，一般在焊缝内部都具有不同的等级，表示的伤情也不同。一般一级焊缝需要探伤比例100%，需要每一个检测材料都无损伤。同时，在二级焊接处需要探伤比例为20%，一般按照工厂制作焊缝，进行探伤也要对现场安装焊缝按照同一类型、同一施焊条件进行百分比的计算。

探伤长度不得少于2cm，也不能小于一条焊缝，这样才符合当前的无损检测的要求。同时在焊缝处的技术方法方面需要以10cm的焊缝为临界值，工厂制作焊缝的过程中，如果超过十厘米，则每条焊缝记为一处，这样通过分段计数的方式，能将不同的长度分为四段，一般每3cm设置一处焊缝。最后，在抽样检测的过程中，可以对单拼接材料进行检测，在检测时每一批的材料都需要保证合格，如果不合格率超过5%，那么整批材料都要重新进行制定，同时对于不合格材料的两侧要增加焊缝的延长线，如果不合格率超过3%，可能整一个材料批次都不符合，不合格要对所有剩余的材料进行重复检验。

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。

（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。

（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。

（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）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。

（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

综上所述，随着现代工程项目的逐渐发展，在对建筑材料和建筑质量的检测过程中，需要应用更加科学和先进的技术手段。钢结构是建筑工程中经常使用的一种结构，通过无损检测中的超声波探伤技术，能够保证快速及时的发现其中存在的问题，有效地解决其，内部的质量问题，保证整个建筑结构的安全性和稳定性。根据超声波探伤技术中的气孔，夹渣，裂纹以及其它问题的识别，能够有效地应用在其中，也能够为我国的，建筑工程有效的发展促进。