趙志杰

(新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

鋼箱梁橋焊縫的超聲波探傷技術(shù)探討

趙志杰

(新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

在鋼箱梁橋構(gòu)件中，腹板、頂板以及底板的拼接均為全熔透對接焊縫。采用超聲波探傷技術(shù)對焊縫的質(zhì)量進(jìn)行檢驗，不僅可以確保鋼箱梁焊接質(zhì)量，同時還可以檢驗焊縫內(nèi)部缺陷情況。文章結(jié)合鋼箱梁橋施工實例，探討超聲波探傷技術(shù)在鋼箱梁橋焊縫檢驗中的應(yīng)用。

鋼箱梁橋；焊縫；超聲波

0 引言

隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，鋼制橋梁在高速公路中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在鋼制橋梁中，往往需要進(jìn)行焊接施工。根據(jù)相關(guān)的要求，對于焊透的焊縫需要進(jìn)行超聲波探傷檢驗(超聲波探傷技術(shù)是一種無損檢驗技術(shù)[1])。采用超聲波探傷技術(shù)對焊透的焊縫進(jìn)行檢驗，檢驗焊縫施工質(zhì)量，可使得鋼箱梁橋施工質(zhì)量得到保障。

1 工程概況

本工程為某高速公路施工建設(shè)項目。在該工程中，該橋梁的橋型為鋼箱梁橋，其寬度較大。在鋼箱梁橋的施工過程中，鋼箱梁橋的腹板和頂板、底板的連接全部為全溶透角焊縫。對焊接、焊縫的質(zhì)量要求比較高，要對焊接的縫隙進(jìn)行檢測，以保證橋梁焊接的工程質(zhì)量。此項工程采用超聲波探傷技術(shù)對焊縫的施工質(zhì)量進(jìn)行具體的檢測，以下將對超聲波探傷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行具體闡述。

2 超聲波檢測方案

采用超聲波的檢測，需要建立在對工程施工的材質(zhì)掌握的基礎(chǔ)上，本工程采用Q345q(D)鋼的箱梁材質(zhì)，12～20 mm的腹板厚度，14～20 mm的頂板、底板厚度，橋梁的寬度在35～50 m。根據(jù)要求，角焊的焊腳尺寸應(yīng)控制在0.7倍的腹板厚度，對接焊縫的余高應(yīng)控制在4 mm以內(nèi)。

焊縫中存在的主要缺陷問題包括體積型缺陷和平面型缺陷，尤其是針對于平面型缺陷，這些缺陷會在使用過程中出現(xiàn)擴大的情況，其會存在較大的危害性，因此應(yīng)當(dāng)禁止出現(xiàn)平面型缺陷。一般情況下，平面型缺陷主要包括裂縫以及未焊透等[2]。

3 超聲波檢測工藝

3.1 設(shè)備和試塊

(1)探傷儀。本工程進(jìn)行焊縫檢測采用的探傷儀為PXUT-320型數(shù)字式超聲波探傷儀。

(2)探頭。針對于角焊縫、縱向?qū)雍缚p以及橫向?qū)雍缚p檢測時，其主要采取橫波斜探頭。如表1所示為探頭的技術(shù)指標(biāo)要求。

表1 探頭的技術(shù)指標(biāo)要求

(3)試塊。本工程鋼箱梁橋腹板的厚度包括三種，分別為12 mm、14 mm以及20 mm，針對不同厚度制成不同試塊進(jìn)行對比，如圖1所示為對比試塊的尺寸圖。

圖1 對比試塊的尺寸圖

針對腹板鋼板較薄，存在較窄的角焊縫寬度，從而導(dǎo)致較難分辨探傷中的底波和缺陷波。采用腹板的對比試塊制作出厚度為12 mm、14 mm和20 mm的DAC曲線，再校核儀器即可檢測出缺陷。

3.2 檢驗準(zhǔn)備

(1)檢測面

對接焊縫與角焊縫均采用B級檢驗等級。在腹板上對T型焊縫進(jìn)行探傷時，考慮到尺寸的限制，需要采用探頭在雙面單側(cè)進(jìn)行檢測[3]。如圖2所示為T型焊縫探傷示意圖。

圖2 T型焊縫探傷示意圖

對于探頭移動區(qū)域內(nèi)應(yīng)進(jìn)行清理，將其內(nèi)的鐵屑、油垢等全部清除干凈，以確保超聲波檢測的效果。

(2)耦合劑

耦合劑應(yīng)采用具有良好透聲性和流動性的液體或者糊狀物，并且應(yīng)容易進(jìn)行清除，不會對人體和被檢測物的表面造成損傷。

3.3 儀器的調(diào)節(jié)和校驗

(1)DAC曲線的繪制。DAC曲線的繪制的主要數(shù)據(jù)來源分為兩個方面：(1)對接焊縫的有關(guān)數(shù)據(jù)；(2)角焊接的有關(guān)數(shù)據(jù)，對接焊縫主要是在RB-2型試塊上實測的直徑3 mm橫通孔進(jìn)行，角焊縫主要在鐵路鋼橋制造專用的直徑1 mm的孔柱上進(jìn)行，主要的曲線要求如表1所示。

表2 繪制DAC曲線的靈敏度要求表

在本工程中，所采用的鋼板厚度一般是在12～30 mm之間。在采用超聲波對焊縫的缺陷進(jìn)行檢測時，通過采取一次反射法和直射法。在檢測過程中，通常采用深度1∶1定位，這樣可以有效觀測反射波。同時結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，鋼構(gòu)件表面的耦合損失以及材質(zhì)的衰減補償設(shè)置為4 dB。

(2)校驗儀器。為了能有效提高檢驗質(zhì)量要求，檢驗前應(yīng)當(dāng)對儀器采取校驗，主要是針對DAC曲線和基線掃描比例。結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，校驗點的數(shù)量應(yīng)控制在2個以上。一般情況下，每檢測4 h或者在檢測工作完成之后，需要進(jìn)行一次儀器的校驗。

3.4 檢驗

在檢驗過程中，對掃查的速度是有要求的，一般來講要控制在150 m/s以內(nèi)。相鄰探測頭掃描的區(qū)間要有重疊，重疊部分要保證在10%以上。由于本項工程的特殊性，特別是角焊部分結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以在腹板處采用直射波進(jìn)行檢測。根據(jù)測量結(jié)果，如果輻波超過評定線，要考慮相關(guān)的各種因素以判定其是否為缺陷，一般考慮的因素包括探頭位置、方向以及反射波的位置等。對于經(jīng)過檢測確認(rèn)為缺陷的焊縫位置，需要設(shè)置標(biāo)記。

3.5 缺陷的判定

(1)檢測缺陷定位定量。根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)來判斷缺陷的情況，當(dāng)反射波的波幅大于定量線時，則可以判定其為缺陷，并需要明確其位置等[4]。

(2)測定出缺陷位置。測定缺陷的位置要根據(jù)分析的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行，正常情況下缺陷的位置要通過綜合分析反射波的位置來進(jìn)行確定。

(3)確定出缺陷大小。針對條狀缺陷，鑒于缺陷長度超過聲束的直徑，因此判定該類型缺陷長度主要是采取端點半波高度法或者半波高度法。

另外，針對對接焊縫中存在的點狀缺陷，判定該類型缺陷主要是結(jié)合RB-2型試塊上回波幅值之間的差值和回波幅值為依據(jù)。而針對角焊縫中存在的點狀缺陷，可以采用回波幅值和標(biāo)準(zhǔn)試塊的回波幅值之間的差值作為點狀缺陷大小的判定依據(jù)。

(4)缺陷的評定

當(dāng)母材板的厚度在10～56 mm之間時，可通過超聲波探傷缺陷評定表(見表3)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行缺陷等級的評定。如果在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)焊縫中存在裂紋、未熔合以及未焊透等危害性缺陷時，即可直接判定該焊縫為不合格焊縫。在判定時，需要注意的是，如果母材板的厚度不相同，應(yīng)按照兩塊板的厚度澆薄者進(jìn)行評定。如果缺陷的指示長度在8 mm以內(nèi)時，按照5 mm計。

表3 超聲波探傷缺陷評定表

3.6 檢測結(jié)果判定

本工程通過超聲波探傷檢測，所得結(jié)果如表4所示。

表4 質(zhì)量等級表

4 結(jié)語

針對鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工，焊縫施工質(zhì)量檢測是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文結(jié)合某一較大寬度鋼箱梁橋，對鋼箱橋腹板與頂板、底板的全熔透角焊縫連接采取超聲波探傷分析。本工程實施效果表明，超聲波探傷在鋼箱橋焊縫檢測中具有可行性，本工程所采取的超聲波探傷檢測方案能準(zhǔn)確對焊縫連接質(zhì)量進(jìn)行檢測，可為鋼箱橋施工提供有效指導(dǎo)。

[1]張 閩.鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫超聲檢測技術(shù)應(yīng)用研究[D].西安：長安大學(xué)，2011.

[2]張代立.焊縫超聲波探傷異常反射波的分析與判斷[J].山西建筑，2010(36)：49-50.

[3]孫 凱，郭 偉，肖方志.超聲波探傷系統(tǒng)檢測焊縫的研究[J].科技視界，2014(12)：217.

[4]王維國，吳海兵，馬燕銘.插入式接管角接接頭超聲波探傷缺陷定位[J].無損檢測，2009(10)：803-805.

Discussions on Ultrasonic Flaw Detection Technology for Weld Seams of Steel-box Girder Bridge

ZHAO Zhi-jie

(Xinjiang Transportation Planning Surveying and Design Institute，Urumqi，Xinjiang，830000)

In the structures of steel-box girder bridges，the splicing of web plates，top plates and bottom plates is all the whole-penetration butt welds.The use of ultrasonic flaw detection technology to test the quality of welds can not only ensure the welding quality of steel-box girder bridges，but also can check the internal defects of welds.Combined with the construction example of steel-box girder bridge，this article discussed the application of ultrasonic flaw detection technology in weld seam inspection of steel-box girder bridge.

Steel-box girder bridge；Weld seams；Ultrasonic wave

趙志杰(1987—)，助理工程師，從事路橋檢測工作。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.015

1673-4874(2016)12-0051-03

2016-10-22