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摘要：鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、施工快、質(zhì)量高、能耗低等顯著優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑。焊接是鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝的主要連接方式，焊縫的質(zhì)量直接關(guān)系到建筑物結(jié)構(gòu)的安全。文章對建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波探傷檢測中的幾個常見問題進(jìn)行了梳理和分析，為建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工、檢測、驗收等提供了有效參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊縫；超聲波檢測；缺欠評定

焊縫質(zhì)量控制是鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制中的主要內(nèi)容，準(zhǔn)確、有效地檢測焊縫是實現(xiàn)焊縫質(zhì)量控制的關(guān)鍵。目前，常用的焊縫無損檢測方法主要有：射線檢測法（RT）、磁粉檢測法（MT）、滲透檢測法（PT）和超聲波檢測法（UT）等。其中，超聲波檢測法具有被檢對象范圍廣、檢測深度大、缺陷定位準(zhǔn)確、檢測靈敏度高、成本低、使用簡單方便、檢測速度快等優(yōu)點，是應(yīng)用最廣泛且現(xiàn)場反饋最好的檢測方法之一。近年來，由于超聲波檢測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變化較大，而且對檢測人員的技術(shù)經(jīng)驗要求較高，因此，對超聲波檢測的重點和難點問題進(jìn)行梳理很有必要。

1檢測標(biāo)準(zhǔn)的選用

在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測中，超聲波檢測方法的應(yīng)用、檢測結(jié)果的評定與檢測標(biāo)準(zhǔn)的選用有直接關(guān)系，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）、國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB）等。以2014年6月1日為界，我國建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測形成新舊兩個系列標(biāo)準(zhǔn)，舊系列標(biāo)準(zhǔn)為：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）、《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》（GB/T11345-89）和《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB50661-2011），這些標(biāo)準(zhǔn)分別確定了焊縫的質(zhì)量等級、驗收方法和檢測方法。2014年6月1日后，為了使國家標(biāo)準(zhǔn)與歐盟標(biāo)準(zhǔn)接軌，標(biāo)準(zhǔn)化管委會廢除了GB/T11345-89，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫檢測形成了新系列標(biāo)準(zhǔn)，分別依據(jù)《鋼的弧焊接頭缺陷質(zhì)量分級指南》（GB/T19418-2003）、《焊縫無損檢測、超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》（GB/T11345-2013）和《焊縫無損檢測超聲檢測驗收等級》（GB/T29712-2013）來確定焊縫的質(zhì)量等級、檢測方法和驗收方法。兩個系列標(biāo)準(zhǔn)的主要差異見表1。從表1可以看出，兩個系列標(biāo)準(zhǔn)之間最主要的差異是關(guān)于焊縫質(zhì)量等級的規(guī)定。在新系列標(biāo)準(zhǔn)中，焊縫的質(zhì)量由GB/T19418-2003分為B、C、D三個等級，但焊縫質(zhì)量等級的確定方法并沒有規(guī)定；而GB50017-2003較詳細(xì)地規(guī)定了焊縫質(zhì)量等級的確定方法。但這兩個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的焊縫質(zhì)量等級之間沒有對應(yīng)關(guān)系。因此，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，只能根據(jù)GB50017-2003來確定焊縫質(zhì)量等級，而其相應(yīng)的超聲波檢測方法標(biāo)準(zhǔn)GB11345-89已經(jīng)廢止，現(xiàn)行的GB/T11345-2013采用了GB/T19418-2003規(guī)定的焊縫質(zhì)量等級。鑒于以上問題的存在，在建筑鋼結(jié)構(gòu)超聲波檢測中，各檢測單位使用的標(biāo)準(zhǔn)不一，一些檢測單位考慮到新系列標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計、施工、驗收標(biāo)準(zhǔn)不能銜接等問題，仍沿用舊系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測；而還有些檢測單位雖然采用新系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，但直接將GB/T19418-2003中的焊縫質(zhì)量等級B、C級等同于舊系列標(biāo)準(zhǔn)中的一、二級，將GB/T11345-2013中的2、3級等同于GB11345-89中的Ⅱ、Ⅲ級。很明顯，這兩種檢測方法都是不正確的。要解決以上問題，最好的辦法是盡快對新系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修編，使之與設(shè)計、施工標(biāo)準(zhǔn)相銜接。

2檢測儀器及探頭的要求

2.1檢測儀器要求

檢測儀器應(yīng)由具備計量檢驗資質(zhì)的機(jī)構(gòu)檢驗合格后方可使用。檢測儀器的兩項重要指標(biāo)是水平線性和垂直線性，其中水平線性會影響缺欠的定位，垂直線性會影響缺欠的定量。GB/T11345-2013中規(guī)定的水平線性偏差和垂直線性偏差分別為：小于等于全屏寬度的±2%和小于等于±3%。每次檢測前，應(yīng)對斜探頭的入射點和折射角進(jìn)行測試，入射點的偏差不得大于±1mm，折射角的偏差不得大于±2°。

2.2探頭要求

探頭的基本參數(shù)包括探頭的頻率、折射角、晶片尺寸。（1）超聲波探傷儀的探頭頻率一般在2~5MHz之間選擇，在滿足檢測要求的情況下，應(yīng)盡量選擇較低的探頭頻率，因為同種介質(zhì)探頭頻率越低，其波長越高，有利于發(fā)現(xiàn)缺欠。（2）探頭折射角應(yīng)按照下列原則進(jìn)行選擇：確保聲束覆蓋整個檢測區(qū)域；聲束與工件底面法線的夾角應(yīng)在35°~70°之間；使用多個探頭檢測時，探頭之間的折射角度差值應(yīng)不小于10°，必須至少有一個探頭符合前一項要求，至少有一個探頭的聲束與焊縫熔合面近似垂直。（3）當(dāng)檢測面為曲面時，應(yīng)充分考慮探頭與工件的耦合。GB/T11345-2013中規(guī)定，對于有效的檢測，接觸面和檢測面之間的間隙不得大于0.5mm。（4）探頭晶片尺寸的選擇與頻率和聲程有關(guān)。厚度較小的工件適合選用晶片尺寸較小的探頭（直徑6~12mm或等效面積的矩形晶片），厚度較大的工件應(yīng)選擇晶片尺寸較大的探頭（直徑12~24mm或等效面積的矩形晶片）。

3焊縫缺欠顯示的評定（采用GB/T11345-2013和GB/T29712-2013標(biāo)準(zhǔn)）

GB/T11345-2013標(biāo)準(zhǔn)列出了4種設(shè)定參考靈敏度的技術(shù)，在常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)焊縫檢測中最常用的是技術(shù)1：以直徑為Ф3mm的橫孔作為標(biāo)準(zhǔn)反射體，制作DAC曲線（距離—波幅曲線）。GB/T29712-2013標(biāo)準(zhǔn)中，缺欠顯示的評定是一個難點，因為缺欠回波波幅基準(zhǔn)并非固定值，整個評價過程也不是一步到位的，除了要評定單個缺欠的顯示，還要考慮群顯示，若是對曲線的理解和應(yīng)用有所欠缺，就很容易對焊縫質(zhì)量誤判。所以，要想掌握缺欠顯示的評價方法，就要對評價步驟和規(guī)則進(jìn)行詳細(xì)的梳理和分析。（1）要弄清楚幾個等級的概念。參考等級——通過GB/T11345-2013標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)1制作出的DAC曲線，用字母H0表示；驗收等級——對應(yīng)于焊縫的質(zhì)量等級，驗收等級2級與一級焊縫對應(yīng)，驗收等級3級與二級焊縫對應(yīng)；記錄等級——其回波幅度值由相關(guān)的驗收等級-4dB引出；評定等級——檢測靈敏度，確定驗收等級后，其與參考等級之間的差值是一個固定值，當(dāng)驗收等級為2級時，其回波幅度值為H0-14dB，當(dāng)驗收等級為3級時，其回波幅度值為H0-10dB。（2）測出缺欠的顯示長度。確定焊縫驗收等級后，即可得到評定等級的回波幅度值（H0-14dB或H0-10dB），以此作為測長基準(zhǔn)線，運(yùn)用固定回波技術(shù)測出缺欠的顯示長度。具體操作方法是：在發(fā)現(xiàn)超過評定等級的波形顯示后，分別向左右移動，使波幅降低至與評定等級同高，分別記錄其位置，兩個位置之間的水平距離即為缺欠的顯示長度。（3）通過缺欠的顯示長度與母材厚度的比值，以及之前確定的驗收等級（2級或3級）和母材厚度這3個參數(shù)，就可通過表2查到對應(yīng)的驗收等級的相對回波幅度值，其回波幅度值-4dB即為對應(yīng)的記錄等級回波幅度值。通過上述步驟，我們確定了驗收等級和記錄等級兩條基準(zhǔn)線，這兩條線將回波顯示評定區(qū)在豎直方向上分成了3個區(qū)域（見圖1）：記錄等級以下的區(qū)域為合格區(qū)、記錄等級和驗收等級之間的區(qū)域為待定區(qū)、驗收等級以上的區(qū)域為判廢區(qū)。如果回波幅度處于合格區(qū)或判廢區(qū)的缺欠顯示，則可直接判定是否合格；如果處于待定區(qū)的缺欠顯示，符合規(guī)范中能夠組成群顯示的要求，則需要計算缺欠的組合長度，將其中的波幅最高值作為群顯示的代表波幅。處于待定區(qū)的所有群顯示及未入群顯示的單個顯示，其顯示長度都將計入累積長度，并根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行驗收（此時只考慮任意給定焊縫長度內(nèi)顯示的累積長度，不考慮顯示的回波幅度）。

4結(jié)語

超聲波檢測的操作看似簡單，實則需要足夠的經(jīng)驗。同時，需要掌握一定的材料、焊接、聲學(xué)等方面的知識，深入了解相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并能靈活運(yùn)用，以保證檢測結(jié)論的準(zhǔn)確性和可靠性。

作者:陳從榮 單位:福州市建筑工程檢測中心有限公司