钢结构“T”型焊缝的超声波检测

【摘 要】 我公司承建的西澳SINO铁矿项目中有四台破碎站需要组装焊接，其中有绝大部分是类似于H型钢“T”型焊缝。根据设计要求，所有焊缝均为一级，并进行100%超声波检测。为确保焊接质量，首先应根据材质、结构形式，选用合适的坡口形式、焊接方法等工艺参数，同时采用数字超声波探伤仪对焊缝进行检测。本文以设计要求、制作工艺和检测标准为基准，以H型钢“T”型焊缝焊接、检测为例，对焊接工艺、检测方法加以阐述。

【关键词】 “T”型焊缝 超声波检测 H型钢

1 引言

西澳SINO铁矿项目需在国内预制组装的破碎站共有四台，每台破碎站焊缝总长度近500米，制作工期又十分紧张，这就要求我们在焊接、超声波检测工作中，对焊接参数、检测工艺加以优化。尤其是“T”型焊缝的焊接、检测是整个工程的重中之重，是确保构件焊缝质量的重要环节。

2 焊接坡口的选择

通常根据腹板厚度（t）对腹板进行以下坡口处理：

（1） 8mm≤t≤12mm 不开坡口在打磨时应倒角。

（2） 12mm

（3） 20mm

3 “T”型焊缝超声波检测

在三坡口形式中，①类型主要缺陷为未焊透；②③类型以未熔合缺陷为主。对裂纹、未熔合、未焊透等面积型缺陷，由于其取向不同，方向性有多种可能性，可在腹板双面单侧采用两种角度的探头进行探伤，还宜用直探头从翼缘板端面对焊缝进行超声波探伤。条件允许时要求作横向缺陷的检测。在检测中避免危害性缺陷的漏检，不允许有线状缺陷存在。

3.1 检测检测前准备

（1）检测前，应对超声仪的主要技术指标（如探头入射点、斜率K值）进行检查确认，应根据所测的工件尺寸，调整仪器时间基线，并绘制距离—波幅（DAC）曲线。当数字机一般为深度调节。

（2）距离—波幅（DAC）曲线应由选用的仪器，探头系统在对比试块上的实测数据绘制而成。

（3）绘制成的距离—波幅（DAC）曲线上应由评定线EL、定量线SL、判废线RL组成。评定线与定量线之间（包括评定线）的区域规定为I区，定量线与判废线之间（包括定量线）的区域规定为Ⅱ区，判废线及其以上区域规定为Ⅲ区。

（4）对“T”型焊缝级别为B级，灵敏度要求应符合下表。以Φ3×40横通孔作为标准反射体绘制的距离—波幅曲线。在满足被检要件最大测试厚度的整个范围内绘制的DAC曲线，在探伤仪荧光屏上的高度不得低于满刻度的20%（如表1）。

（5）检测前应对探测面的修整、涂抹耦合剂，探伤作业，缺陷的评定等步骤。

（6）检测前应对探测面进行修整或打磨，清除焊接飞溅、油垢或其它杂质，表面粗糙度不应超过6.3μm。采用一次反射检测（既用直射，一次反射波扫查）修整打磨区域宽度应大于2.5Kt（t为板厚）。

（7）根据不同板厚选择仪器时间基线水平、深度或声程的调节。“T”型焊缝数字探伤仪一般为深度调节。

（8）当受检工件的表面耦合损失及材质衰减与试块不同时，宜考虑表面补偿，一般为-4dB。

（9）耦合剂应具有良好透声性和适宜流动性，不应对材料和人体有损伤作用，同时应便于检测后的清理。当工件处于水平面上检测时，宜选用液体类耦合剂（既流动性好的），当工件处于竖立面检测时，宜选用糊状类耦合剂（既较粘稠度高的）。一般使用化学浆糊。

（10）探伤灵敏度不应低于评定线灵敏度。扫查速度不应大于150mm/s，相邻两次探头移动间隔应有探头宽度10%的重叠。查找缺陷时，扫查方式可选用锯齿形扫查、斜平行扫查。为确定缺陷的位置、方向、形状，观察缺陷动态波形，可采用前后、左右、转角、环绕等探头扫查方式。

3.2 “T”型接头的检测

“T”型接头的超声波检测，探伤面和探头的选择应符合下列要求：

（1）采用K1探头在腹板一侧作反射法和一次反射法探侧焊缝及热影响区的缺陷。

（2）为探测腹板及翼缘板间未焊透或翼缘板侧焊缝下层状撕裂。可采用直探头或斜探头在翼缘板外侧探测，也可以在翼板内侧用K1探头作一次反射法探测。如图：

（3）“T”型接头检测应根据腹板厚度选择探头角度，探头选择应符合表2：

3.2 常见假讯号波

（1）探头杂波：由于探头及晶片产生杂波。在探伤过程中，探头杂波固定在某一定位置上，不随探头移动而移动。较容易鉴别。

（2）仪器杂波：由于仪器性能不好或灵敏度调节偏高而产生。当探头移动时，此杂波在示波屏上的位置不变，当降低灵敏度后，杂波消失。

（3）耦合剂反射：探伤时，由于探头前沿耦合剂堆积过多，也会引起反射讯号。探头不动，此波时高时低很不稳定。探头稍一移动，波形变化很大，无一定律。如果用手指放在探头前面或消除耦合剂以后，反射波立即降低或消失。

（4）咬边反射：咬边属于焊缝边缘的表面缺陷，在表面检查时用肉眼可观察到，但在超声波探伤时，易与内部缺陷相混淆。可根据其波的水平、深度距离判别。

（5）沟槽反射：由于焊缝焊道过宽，需经多次盖面焊，形成沟槽。它属于存在焊缝表面，肉眼既可看见。根据水平，深度距离可判别。

（6）其它假讯号波： H型钢的“T”型焊缝为埋弧焊，焊缝表面呈弧面且光滑，易反射超声波。当反射波垂直翼缘板外表面时，超声波示波屏会出现反射回波，其波明显，水平距离>a+t；t

3.3 超声波检测

（1）在“T”型焊缝①类型中，由于腹板厚度较薄，未开坡口，其主要缺陷为未焊透。检测时探头K值应选用较大K值，前沿较小的探头，即K2.5或K3探头。使超声波声束尽可能与腹板截面中心线的角度小一些，以便于使声束与未焊透缺陷面垂直，产生回波，发现此缺陷。一般情况下由一次反射波易检测出，因此应注意显示屏上一次反射波区域。

（2）在“T”型焊缝②③类型中，由于腹板开有单面或双面坡口，所开坡口角度的大小，钝边的大小，焊接的角度，是否有弧偏吹出现等情况，都易产生未熔合缺陷的出现。选用探头宜用K2.5加K2或K1两种探头检测。未熔合易产生在坡口面或翼缘板焊接面处，但焊接完毕后并不知所开坡口在那个面。检测时，直射波和一次反射波都有可能与缺陷面垂直产生回波，因而在显示屏上要注意直射波区域和一次反射波区域的情况。

（3）在检测中如发现连续不断点状缺陷或间隔距离较小的缺陷，其所在部位（水平距离，深度距离）在被检测焊缝内，为线状或超过标准规定，都应判为缺陷，并画出其长度，深度和水平位置，将其返修合格。

4 检测结果的评价、分级

（1）最大反射波幅位于DAC曲线Ⅱ区的非危险性缺陷，其指示长度小于10mm时，可按5mm计算。

（2）检测范围内，相邻两个缺陷间距不大于8mm时，两个缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度；相邻两个缺陷间距不大于8mm时，两个缺陷分别计算各自指示长度。

（3）最大反射波幅位于Ⅱ区的非危险缺陷，根据缺陷指示长度ΔL进行评级，如表3：

（4）最大反射波幅不超过评定线（未达到Ⅰ区）的缺陷应评定为Ⅰ级。

（5）最大反射波幅超过评定线的，但低于定量线的非裂纹类缺陷，应评定为Ⅰ级。

（6）最大反射波幅超过评定线的缺陷，检测人员判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何均应评定为Ⅳ级。

（7）除了危害性的点状缺陷外，最大反射波幅位于Ⅲ区的缺陷，无论其指示长度如何，均应评定为Ⅳ级。

（8）不合格的缺陷应进行返修。返修部位及热影响区应重新进行超声波探伤及级别的评定。

（9）检测后应填写检测记录。

5 结语

在实际施工中，采用本文所阐述的“T”型焊缝焊接、超声波检测工艺，在保证工期的前提下，确保了破碎站焊缝的焊接质量，超声波检测合格率达到95%以上，实践证明，以上工艺是切实可行的，为以后类似的大型钢结构制作奠定了可靠的理论、实践基础。同时，也进一步提高了我公司焊工、检测人员的技术水平，为公司拓展相关业务提供了必要的技术人员储备。

参考文献：

[1]GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》.

[2]GB/T11345-1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》.

[3]GB/T50261-2010《钢结构现场检测技术标准》.