深圳市太科检测有限公司
摘要：钢结构具有较强的稳定性，近年来被越来越多的应用到建筑工程建设过程中，不仅有助于使建筑工程质量得到提高，还可以使建筑企业朝着现代化方向发展。但是在建设过程中，由于焊接技术操作不当，容易出现严重的焊缝缺陷情况，严重者很容易引起重大工程事故。超声波探伤技术可以提前准确的检测到钢结构中存在的缺陷，并及时采取预防措施，减少工程事故的发生。为保障建筑工程施工的安全性，减少工程事故发生率，需要对超声波探伤技术应用于建筑钢结构检测的效果进行探讨。
关键词：超声波探伤；建筑；钢结构；检测
在建筑建设过程中，钢材是重要的施工材料，在许多建筑结构中是主要形式。也就是说，建筑钢结构质量水平的高低，不仅会影响到建筑质量，还会对施工安全性产生威胁，使建筑企业经济效益大大减少。为有效保障建筑钢结构质量，需要充分发挥出超声波探伤技术的价值。超声波是一项比较重要的无损检测技术，为更好的检测出钢结构的缺陷，不仅要熟悉设备结构的参数，还要求进行无损检测工作的人员自身技术水平也要达到要求，进而才能更好的保障钢结构的安全性能，提高工程质量，增强工程安全性[1]。
1 建筑钢结构的焊接类型
建筑钢结构主要包括门式钢架结构、网架空间结构两种结构体系，其中，门式钢架结构是其中最为广泛的。
焊缝类型则主要分为两种，分别是对接焊缝和T型焊缝，其中，对接焊缝指的是把两种母钢材放到同一平面，并将边缘对齐，进行焊接时顺着钢材边缘对其进行焊接；T型焊接则主要指的是将两种母材按照T字型进行焊接。
进行焊接过程中，为了保证两种母材进行焊接后，焊缝位置能够完全熔合。在焊接之前，要完全以焊接工艺标准为参考依据，开具适当的剖口。剖口常见的形式比较多，包括薄板、厚板、中厚板、T型连接等形式。
2 建筑钢结构中比较常见的焊接缺陷
钢结构在进行焊接过程中，很容易受到外界因素、工艺因素等两个方面因素的影响，会导致钢结构内部出现焊接缺陷。比较常见的缺陷主要包括气孔、夹渣、裂纹、未熔合以及未彻底焊透等缺陷。
①夹渣
焊接结束后，如果焊缝内还存在着金属熔渣或者非金属夹杂物，那么就很容易在焊缝中形成夹渣。呈不规则分布，有条状也有点状。条状夹渣会对焊缝强度产生影响，探测时回波信号会呈锯齿状，一旦平移探讨，波幅就会立即发生变化；点状夹渣则不会对焊缝强度产生影响，超声波探测波幅也不会发生变化。
②气孔
进行焊接时，焊接熔池处在高温阶段，在冶金时一旦吸收气体或者出现了一定量的气体，在冷却凝固前及时溢出，后期在焊缝金属内就会形成空穴。
③裂纹
在母材或者焊缝的热影响区域，焊接过程中出现局部破裂的裂缝，这时就会称其为裂纹。
④未熔合
未熔合主要指的是使用的填充金属和母材之间没有完全熔合，或者填充金属层之间熔合的不够透彻。
⑤未焊透
未焊透主要发生在焊缝中心线上，长度较长。发生该情况主要是由于焊接接头部分的金属未能完全熔透，就发生了未焊透的现象。
3 超声波探伤技术的原理与参数的选择
3.1 超声波探伤技术的原理
超声波探伤技术使用时，主要对工件内发射超声波，在传播过程中，超声波遇到缺陷时，传播特性会发生改变；然后对发生变化的超声波进行检测、处理和分析；将接收波的特征作为重要参考依据，对工件内部存在的缺陷进行评价[2]。
应用超声波探伤技术的优势在于，其能够在以不破坏工件的前提下，准确的检查出缺陷；而且操作也比较简便快捷；另外，在工程的现场施工中，可以及时有效的检查出焊缝存在的缺陷，并准确的将缺陷的长度、深度记录下来，为现场施工焊缝返修提供技术保障；此外，可以及时发现裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷。
为更好的应用超声波探伤技术，在使用检测仪进行检测时，尽量选择数字式超声探测仪，数据更为精准。
3.2 超声波探伤技术参数的选择
应用超声波对缺陷进行检测过程中，要注意在焊缝的前后、左右方向移动探头，这样可以实现超声波全方位、全面的扫描，确保超声波可以扫描到整个待检区域。另外，要注意对待检区表面进行修整，将表面的铁锈、油漆、凹坑、焊接飞溅等清理干净，防止这些影响到超声波对缺陷的判定[3]。
①选用耦合剂
为选择出最佳耦合剂，要注重以下几点性能：耦合剂中不能含有气泡或者固体粒子，可以增强润滑感，方便探头更好的移动；具有良好的声透性与合适的声阻抗值；不具有腐蚀性、毒性，而且不会给被测工件带来二次损伤；具有使用方便，易保存的特点；检测后很容易清洗干净。
此外，还需要注意的是使用通用的耦合剂和探头时，注意控制被检工件表面的温度，温度最好不要超过480℃。
②选择探头
为了更好的配合纯横波检测，对钢制材料进行超声检测时，要求探头入射角要位于第一临界角与第二临界角之间。近年来多次实践研究结果显示，为使缺陷定位变的更方便，可以改用K值，如可将k的值设置为1、2.5等。选择探头时要需要考虑到探伤的灵敏度、声束中心线和危害性大的缺陷垂直以及主声束能够覆盖到整个焊缝截面。之后根据现场实际情况，根据工件厚度选择最合适的k值，如果厚壁厚，则为了减小衰减，缩短声程，可以选择k值小的探头，能够提高灵敏度；相反，则选择k值大的探头。此外还要注意提高定位精度，防止受到近场区的干扰。
③选择超声波频率
超声波的频率越大，波长就会越小，那么检测出的缺陷尺寸也就越小。在实际施工检测中，焊缝中危险性缺陷和超声波入射方向为同一个角度，频率较高，探头不能很好的接收到回波信号。因此，为了提高检测灵敏度，需要适当的选择超声波频率。
④其他参数的选择
进行检测的过程中，除了依靠探头k值，耦合剂、超声波频率等因素，还需要根据工件大小明确超声试块类型，将探头移动的方式、宽度、方向等均考虑进来；还要检查灵敏度等级、被检工件表面粗糙度等。施工人员具体要根据现场环境与设备工作情况来合理调控、选择参数。
4 超声波探伤技术在建筑钢结构检测中的应用
4.1 做好超声波探伤准备工作
在对钢结构进行焊接工作前，通过对施工人员进行全面性、全方位以及科学性的培训，并加大超声波探伤技术的培训力度，对于提高钢焊接质量、方便焊接工人对钢结构进行检测具有重要作用[4]。
对焊接工人进行培训时，要严格遵循相关焊接工艺流程规范，并制定严格的焊接操作规范和焊接管理制度。为真正提高焊接工人的焊接技术水平和超声波探伤技术能力，可提前安排其进行实验性探伤操作，并由专业质管人员严格检验，检验结果合格后，方可实施钢结构焊接的具体操作。
将超声波探伤技术的标准作为参考依据，制定出超声波探伤规范，保证超声波探伤技术的科学性和有效性。另外，在应用超声波探伤仪进行探伤前，要进行严格的机器调试、质量检查等工作，确保超声波探伤仪的安全性、准确性能以及连贯性等。
4.2 超声波的探伤设计方案
建筑企业要切实以确保钢结构焊接质量作为重点，将（JB1152一S1）中关于超声波焊缝探伤方案作为参考标准，对焊接工人进行严格检查，确保其能严格、认真、规范的完成超声波探伤工作。
首先要明确超声波探头的移动区域和方式，详细规范超声波探头的距离，应用波幅（DAC）曲线绘制步骤；其次，明确指出钢结构内部缺陷的长度标准与缺陷位置的表述情况，准确评估存在的缺陷，并做好探伤报告；最后，制定超声波探伤质量控制规范，保证超声波探伤工作能够将钢结构内部缺陷准确的检测出来；此外，还要把超声波探伤质量制作成返修通知书，一旦发现钢结构内部缺陷后，制作成书面报告，及时反馈给焊接工人，进一步提高缺陷部位的焊接质量。
4.3 超声波探伤技术的实际应用分析
通过了解建筑企业发展现状，钢结构探伤途径分为5种，分别是超声波探伤（UT）、磁粉探伤（MT）、射线探伤（RT）、涡流探伤（ET）以及渗透探伤（PT）等，在这些方式中，超声波探伤技术被应用的最多，不仅具有操作便捷、方向性强的优点，而且即使在黑暗环境下，也能清楚的找到缺陷位置，经超声波定向发射，可使检测人员及早确定钢结构的缺陷部位。
目前在我国建筑钢结构超声波探伤工作中，主要应用反射波来探伤缺陷。工作时，将反射回波的波型作为依据，可将钢结构内的缺陷大小通过反射波来进行探伤；想要准确检测钢结构内部是否存在缺陷以及了解缺陷的大小，需要通过反射回波的波型来进行检测。
进行钢结构的超声波探伤过程中，最常用、最合适的超声波探头规格为2-5MHz。可以灵活自由的调试超声波探头角度，探头角度主要根据钢结构钢材特性来选择，角度范围为k2.0（β60°）与k2.5（β70°）。
对钢结构进行超声波探伤时，要充分考虑钢结构的厚度、材质，然后选择不同的检验方法和检验等级。如果钢材厚度超过50mm，可采用A级探伤方法，采用单面双侧的探伤方式；如钢材厚度超过100mm，则采用B级探伤法，使用双面双侧的探伤方式；如果钢材厚度大于100mm，则可采用C级探伤方法。
结语
综上所述，钢结构质量的高低对于整个建筑物的质量有至关重要的作用。在钢结构建筑工程中，焊接是其中比较常用的手段，但是由于受到外部环境、施工人员技术水平等因素影响，会影响到焊接质量，严重者会出现安全隐患。超声波探伤以其具备的检测性高效、定位准以及指向强等优点，在建筑钢结构中得到广泛应用。为提高超声波探伤技术水平，将其作用充分发挥出来，需要加大工作人员的培训力度，将超声波价值充分发挥出来，切实提高建筑工程质量。
参考文献：
[1]艾维.超声波探伤技术在建筑钢结构检测中的应用[J].江西建材，2020，256（05）：34+36.
[2]熊登甲.超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用分析[J].商品与质量，2019，000（015）：167.
[3]吴小松.试析超声波无损检测技术在建筑钢结构焊缝检测中的应用[J].中国房地产业，2019，000（025）：192.
[4]李继松.钢结构无损检测中超声波探伤技术应用[J].建筑与装饰，2019，000（021）：135-135.
[5]孟扬，马捷.建筑钢结构焊缝超声波检测能力验证方案的设计[J].中国认证认可，2020（9）：43-46.