浅谈网架杆件焊缝超声检测
王良平，王艳伶 （中冶京唐管铁分公司，河北 唐山 063000）
2009-4-7
摘要：随着网架结构在工业厂房、体育场馆等建筑中的大量应用，因网架杆件材料本身的特点，一般的无损超声检测方法很困难。文章针对网架杆件焊缝特点，从检测仪器、方法、工艺的选择、缺陷分析等几方面对网架杆件焊缝超声检测方法进行了介绍。
关键词：网架杆件；焊缝超声检测；讯号判别；规定检测
中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）06-0036-02
随着钢结构在工业民用中的大量应用，钢网架以其支点占用面积少，跨度大，成型美观等特点被广泛应用于工业厂房、体育场馆。钢网架是承受拉力用螺栓球和钢管杆件螺栓组合成高次超静定结构。其钢管与封板、锥头组焊缝质量是网架整体安全性的关键所在。网架管径常用Φ32～180mm，壁厚3～14mm，由于管壁薄，声程短，发散严重且杂波多，用一般无损超声检测方法很困难，GB11345-89已不能适用。如何对杆件焊缝进行必要的检测？依据JG/T3034.2-96《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》在此浅谈网架杆件焊缝超声检测应用。
一、方法及工艺参数选择
（一）仪器选择
工业超声检测设备依设计原理分为A、B、C型三种。A型超声检测设备在显示器出现的界面回波的振幅和所处的距离，以回波幅度表示反射强弱，故又称幅度调制型；B型、C型超声检测设备以光点辉度明暗来反映界面超声脉冲回波信号幅度大小，结合各种扫查技术形成两维图象。适用于体积型工件缺陷。在医学上有广泛的应用。由于工业超声检测中工件广泛，受形状外表及缺陷特征影响，当前用B型、C型图象显示超声检测设备无能为力，而B型、C型设备的局限与不足正是A型超声检测设备的优势和长处，因此使A型超声检测设备在工业超声检测中占据主导地位。针对网架杆件焊缝结构特点，故选用A型超声检测设备，并要求有较高分辨力和较高的脉冲宽度，水平线性不大于1%，垂直线性不大于5%，且有足够的灵敏度余量，始脉冲宽度小于2.5mm。
1．探头型式：常采用平面单晶横波斜探头，优点：扫查面积大，效率高；缺点杂波多，灵敏度低。也可用聚焦横波斜探头，优点灵敏度高，杂波少，波形清晰；缺点成本高，扫查面积小，效率低。
2．频率：因管壁薄，一般采用较高频率，常用4～6MHz，有利于改善探头的指向性，提高分辨力。
3．晶片尺寸：不宜过大，且要求晶片装配对中精度较高，常用6×6mm。
4．折射角度值：由于管壁薄，缺陷多位于近场区，误差大。故采用大折射角值，常用72°。
管壁厚度（mm） 4～6 ＞6～8 ＞8～14
选用角度（°） 70～72 67～70 63～67
5．前沿：为保证一次波能扫查整个焊缝根部，一般要求前沿长度小于10mm，常用5～8mm。
6．楔块：为保证探头与管外壁接触良好，常加入探头楔块，将其加工成与管外壁吻合的良好曲面，使耦合效果最佳。
7．耦合剂：常用化学糨糊，因其成本低廉，具有一定的稠度，有着良好的附着性。也可选用机油。
8．试块：主要作用为调整时基线比例和测试探头实际K值前沿。可依照标准选用CSK-1C试块。对比试块RBJ-1。
（二）调节仪器
1．时基线比例：由于管壁薄，常采用对比试块水平1：1。方法有两种：一种利用标准试块CSK-1C：将探头对准两个不同深度的Φ2横孔，使回波高度分别对应相应的水平刻度。方法二：利用对比试块RBJ-1：将探头前后移动，用一次波和二次波探竖孔Φ2，使二者最高波分别对准相应的水平刻度值。
2．灵敏度调节：利用对比试块RBJ-1；移动探头，用一次波、二次波和三次波探竖孔Φ2，找到三者最高波，再连成一条Φ2竖孔距离波幅曲线，然后以Φ2-dB作为检测灵敏度。
3．检测范围处理：一般采用焊缝边缘7～9倍壁厚范围打磨焊接飞溅、药皮、焊瘤、氧化皮等杂物。
管壁厚度（mm） 4～6 6～8 8～14
扫查宽度（mm） 50 60 70
4．扫查范围：一般利用一、二、三次波进行探测；用一次波、三次波探测焊缝下部缺陷；用二次波探测焊缝中上部缺陷；扫查方式：锯齿形扫查，每两次相邻至少有10%覆盖重叠，避免漏检；扫查速度不大于150mm/s。
5．初始检验：探伤灵敏度不低于评定线；在检验过程中应根据波幅超过评定线的各个回波的特征判断焊缝中有无缺陷，对判为缺陷的应在焊缝表面标识。
6．缺陷判别：根据反射波的水平位置。水平定位不到焊缝中心线，在靠近探头一侧的焊缝区域或热影响区，按缺陷论处；焊缝侧探测，水平定位在焊缝中心线上按缺陷论处；仅能从焊缝一侧能探测到水平定位在中心线上，按错边论处。
二、缺陷分析
（一）对主要缺陷的讯号的判别
1．底波讯号：当焊缝上表面比较圆滑且余高不大时，不具备反射条件。在网架工程中，一般只在手工焊杆件才可能有底波讯号。
2．几何反射讯号：由焊缝上表面边缘会产生几何反射。带封板的焊缝（如：Φ48×3.5）可能存在封板内孔的反射讯号，这点值得注意。
3．未焊透反射讯号：未焊透具有良好的反射且垂直于工件表面，在钢管一侧探测时最大反射波在一次波和三次波标记点，但由于管壁薄，只能在第三次波标记点上出现反射，就是未焊透的缺陷，明白这一点就不会造成未焊透的漏检。
4．裂纹反射讯号：裂纹常常出现在焊缝的根部，有的在热影响区。根部裂纹探测特点与未焊透相同。当裂纹较大时，二次波和三次波都可以发现。
5．边缘未熔反射讯号：边缘未熔常出现在杆件焊缝中靠近锥头一侧边缘，未熔呈倾斜状态，用三次波探测最有效。靠近钢管一侧的未熔，用二次波探测最有效，因为钢管一侧的坡口角度小，此边缘未熔合可能由根部未焊透延伸上来；如果该焊透判为根部未焊透且在二次波标记点上出现或靠近二次波标记点上出现较强的反射讯号，就可以认为此焊缝在根部开始就一直上去都存在未熔合缺陷。
6．夹渣和气孔反射讯号：常出现在边缘，多出现于手工焊件中。气孔没有任何规律，可能在任何位置。此两种缺陷比未熔合、未焊透、裂纹小的多，故不是检测重点。
（二）规定检测
1. 对初始检测中的标记部位进一步评定缺陷的实际位置和当量，对于在评定线以上的非根部未焊透的危害性缺陷（如：裂纹和未熔合）及在定量线上的根部未焊透缺陷，用6dB法或端点波高法测缺陷长度。
2. 根部未焊透缺陷除测长度外还应测回波幅度，与RBJ-1试块上的人工槽回波幅度间的分贝差值。
3．根据JG/T3034.2-96《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》评定。
（三）返修
返修后按原检测条件对返修部位及两端各10mm区域进行复验。