甘肃省特种设备检验检测研究院 甘肃兰州 730050
摘要：随着当前科学技术水平的不断发展，建筑行业也正积极应用先进科学技术来更好的提升建筑工程施工质量。而钢结构作为建筑工程的重要组成部分，就需要采取相应的检测技术了解钢结构的质量，为建筑工程施工提供帮助。本文探究超声波探伤技术在钢结构无损检测中的应用方式、影响因素以及时不利因素的应用对措施，旨在为钢闸门焊缝检测、钢结构无损检测提供思路及方法。
关键词：超声波探伤技术；钢结构；无损检测
引言
在钢闸门焊接施工完成后，一般需要对其焊缝质量进行检测，主要目标在于发现焊缝质量缺陷、采取防腐、加固等补救措施。超声波探伤是一种无损检测技术，检测结果精准、对钢结构影响较小，因此被广泛应用于钢闸门焊缝质量检测中。超声波探伤主要有水浸探伤及脉冲反射两种方式，均能检测钢闸门焊缝内外部的质量缺陷，可帮助检测人员对缺陷进行精准定位、了解缺陷类型。
1超声检测技术原理
超声波是指频率大于20000Hz的机械波，在弹性介质中传播时会发生反射、透射、衍射、波形转换等物理现象，遵循几何声学定律，具有能量高、穿透力强、指向性好等优点。在实际应用中，超声检测仪发射高频振荡电压施加到探头晶片的两极，利用晶片的逆压电效应激励晶片产生高频振动发射超声波，通过耦合剂进入材料内部，在传播过程中如果遇到异质界面（缺欠或材料端部），会产生反射回波，该回波又引起探头晶片振动，通过正压电效应产生交变电场被仪器检测到，以动态二维波形的形式显示在荧光屏上。通过回波强度可以计算缺欠当量大小，通过回波时间可以计算缺欠位置。因此超声检测具有灵敏度高、定位准确、对焊缝中危害性严重的面积型缺陷检出率较高等优点，又因其检测成本低、速度快、设备轻便、对人体及环境无害，所以广泛应用于建筑钢结构焊缝检测中。
2钢结构检测内容
钢结构是利用钢材加工而成的结构，是当前在建筑行业使用最为广泛的一种建筑类型，钢结构的建筑类型以轻便、强度高等优点受到建筑行业的欢迎。而常见的钢结构检测技术主要有三种，分别是模拟实验、破坏实验和无损检测。模拟实验是及时通过对钢结构进行模拟，让其形成能够与真实钢结构相似的模型，与此同时，还能模拟实验模型环境和容易遭受到的压力破坏，通过这样的方法来对其进行监测，以此来明确被测钢结构建筑的具体性能。这种实验方法是一种较为可靠的方法，因为能够直观地看到实验过程，所以结果较为准确。但是，因为这种方法的检测周期较长，而且有着较高的技术难度，因此要结合实际情况来考虑其应用。而破坏实验则是需要对钢结构进行破坏，在钢结构中随机取样，然后针对性地给予破坏，通过破坏的方法来检查钢结构的质量。这种方法的检测结果准确且直观，但是因为需要进行破坏，所以不能实现对全部产品的检测。
3T型焊缝常见的质量缺陷
T型焊缝是水利工程钢结构中常用的焊缝类型，其由腹板及翼缘板组成，分为组合焊缝及角缝两种类型。按照焊缝的位置、承受压力的形式、强度设计方式等可对T型焊缝进行分级。通常情况下，水利工程钢结构中的T型焊缝大多被列为重要焊缝。T型焊缝施工工艺较为复杂、施工难度较高，如果施工人员施工水平较低，或没有按照技术标准进行施焊作业则极有可能造成焊缝缺陷。T型焊缝常见的质量缺陷包括：焊接熔合不良，如未焊透、未熔合，形成的原因可能为焊接规范不正确（电压、电流、预热等）、焊接操作不正确（如坡口角过小、钝边之间缝隙过小等）；焊接裂纹，如热裂纹、冷裂纹；焊接孔洞，如气孔、缩孔。其中气孔缺陷形成的主要原因在于焊接过程中保护气未在熔池结晶环节处，而是残留在焊缝金属中；焊接夹杂物，如夹珠、夹钨。其中夹珠质量缺陷是指焊接后焊缝中有氧化物、硫化物等非金属杂质残留。
夹钨质量缺陷是指在采用钨极惰性气体保护焊工艺是，焊缝中有钨粒残留。
4超声波探伤技术的应用方式
4.1钢闸门焊缝超声波探伤
根据NB/T35045－2014规范要求，结合上述T型焊缝常见的质量缺陷，该工程钢闸门无损检测中在两处探头2位置采用直探头在翼缘板外侧进行检测，主要用于检测腹板与翼缘板间焊缝是否存在焊接熔和不良的缺陷；翼缘板侧焊缝是否存在焊接裂纹缺陷。在对该两处位置进行超声波探伤时，可选用2.5MHz的探头频率、2.5P10的直探头。同时，要按照翼缘板的厚度确定探头晶片的尺寸，在保证有效穿透的基础上尽量选择小尺寸晶片，以减小近场区长度。除此之外，在超声波探伤过程中需要明确区分底波和缺陷波，以保证无损检测结果的精准性、可靠性。（2）在探头1位置采用斜探头对腹板进行1、2次波检测，主要用于检测腹板与翼缘板之间的焊缝是否存在焊接熔和不良（未焊透、未熔合）等质量缺陷。需要注意的是，在采用斜探头进行超声波探伤时，其频率需要保持在2.5MHz至5.0MHz之间，并且按照腹板的厚度精准选择斜探头的K值。除此之外，如果腹板与翼缘板焊缝存在未焊透的缺陷，单纯依靠一个探头K值只能确定缺陷的位置与探测面垂直，为确定缺陷的精准位置还需要另选一个K值进行检测，以提升超声波探伤对焊缝质量缺陷的灵敏度。（3）在探头3位置采用斜探头进行探伤，对于翼缘板的外侧采用1次波检测，对于翼缘板的内侧则采用2次波检测。相对而言，对翼缘板外侧进行1次波探伤的精确度优于内侧探伤，并且能够发现翼缘板与腹板焊缝的横向、纵向等质量缺陷。但是应用该超声波探伤方法时，首先需要标注出腹板的中心线以及焊缝的位置。上述3种超声波探伤方法一般不单独使用，在该工程钢闸门焊缝质量检测中将第2种及第3种探伤方式联用，实践结果表明联合超声波探伤技术下焊缝质量缺陷检出率较高。
4.2超声波探伤结果评定
超声波探伤结果的评定需要依据《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级标准》（GB/T11345－2013）对焊缝质量进行分级。通过梳理相关文献发现，当前对于水利工程钢闸门焊缝质量的要求并非为全熔透，而是通过设计焊角高度使焊缝中心位置全熔透，以保证钢闸门能够满足实际应用需求。为此，工程对钢闸门焊缝质量进行检测后，监理单位表示其基本满足设计要求，其质量可按照合格处理。
5影响超声波探伤无损检测结果的因素及应对措施
影响超声波探伤无损检测结果的因素可分为人为因素及非人为因素两大类，其中人为因素主要包括检测人员的技能、专业素养、职业态度及责任感等，为避免人为因素影响检测结果，应选择专业技能基础扎实、接受过系统性培训、对材料、焊接工艺及接缝槽类型等有一定了解的检测人员。非人为因素主要包括耦合剂材料、工作温度及焊缝余高。对于耦合剂材料一般可选用化学浆糊，但检测后需要及时清理，避免对钢结构造成负面影响；当室温与工作温度不一致时需要在工作温度下完成DCA曲线制作；为避免因焊缝余高造成误判，监测人员需要依据焊缝的外形调整探头角度，在必要时还需要打磨焊缝。
结束语
超声波探伤技术在钢结构无损检测中具有广泛的应用前景，其具有精度高、操作简单、对钢结构影响较小的优势。文章简要介绍了该工程中钢闸门焊缝质量的超声波探伤方法以及应用注意事项，并分析了影响超声波探伤检测结果精准性的人为因素与非人为因素，具有一定的参考意义。
参考文献：
［1］唐晖.超声波探伤技术在桥梁钢结构对接焊缝检测中的应用［J］.交通世界，2020（17）：163－164.
［2］郭欢.超声波探伤技术在钢结构检测中的应用［J］.住宅与房地产，2020（06）：207.