高层钢结构箱形柱（梁）焊缝超声检测方法研究*项广慧 何 隽 摘 要：探讨对高层钢结构箱形结构各类焊缝采用横波法及纵波法超声探伤时，为避免超标及危害性缺陷的漏检检测时应注意的环节，并结合实际箱形结构中各类焊缝的超声检验提出合理的检测过程和方案，消除箱形柱构件因焊接质量引起的灾难性安全隐患，实践证明这些方法是可行的。 关键词：高层钢结构箱形柱（梁）；焊缝；超声波检测 由于箱形梁柱具有刚度大、稳定性和承载能力高等优点，在高层建筑的主框架及结构特殊的重要位置获得广泛应用。焊接作为箱形结构制作的重要环节，其焊接质量是决定整个箱形结构质量的重要因素。在一般的钢结构企业中，工作人员采用横波斜探头法检验焊接件的质量。本文着重探讨超声横波及纵波法对箱形结构焊缝质量的检测，结合浙昆大厦综合楼第15节箱形柱中各类焊缝质量的超声探伤，对其提出合理的检测过程和方案，实践证明该方法是可行的［1-4］。 1 探伤准备工作制作距离-波幅曲线：利用RB-1或RB-2试块测试距离-波幅曲线（图1），评定线、定量线和判废线满足GB 11345-2013《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》中B级要求。探伤灵敏度：不低于评定线，扫查灵敏度在基准灵敏度上提高6dB。在探伤时机的选择上，焊缝及母材温度在0～60℃之间进行探伤；扫查方式有锯齿形扫查和前后、左右、环绕、转角扫查等。另外，探测前经过打磨，外观检验合格后方可进行探伤。  图1 距离-波幅曲线 2 探伤方法探伤时应确定合理的探伤检测区域，检测区域为焊缝两侧至少10mm或焊缝热影响区宽度。在实际检测时，探头的移动区应足够宽，如以焊缝单面单侧扫查时探头的移动宽度为1.25 P（P为探头移动区宽度），以保证声束能扫查到整个检测区，同时GB 11345-2013规定了针对不同类型的焊缝选定不同的扫查次数。上述问题在检验操作时应特别留意，防止焊缝中超标缺陷的漏检。 2.1 平板对接焊缝 1）探头选择。探头K值为被探工件中横波折射角的正切值，探头的K值选择如表1所示。 表1 探头的K值根据腹板厚度选择  腹板厚度t/mm K值t≤25 2.5，2.0 25＜t≤50 2.5，2，1.5 50＜t≤100 1，1.5，1、1.5，1、2.0 t＞100 1、1.5，1、2 2）根据不同检验等级要求选择探伤面，探伤面如图2所示。  图2 平板对接焊缝的超声波探伤 2.2 T形接头焊缝的检验 按T形焊缝的特点及GB 11345-2013标准要求，选择以下3种探伤方式组合实施检验。 1）探头选择。探头K值选择如表2所示。 表2 探头的K值根据腹板厚度选择  腹板厚度t/mm K值t≤25 2.5 25＜t≤50 2.5，2 t＞50 1，1.5 2）探测位置。一般来说，对T形接头焊缝的检验以在腹板一侧进行直射法和一次反射法探伤为主；但对于焊缝及腹板侧热影响区的裂纹检测，采用K值为1的探头在腹板一侧作直射波和一次反射法探测，如图3所示；对于腹板和翼板间未焊透或翼板侧焊缝下层撕裂状缺陷的检测，采用K值为1的探头在翼板内侧进行一次反射法探伤，见图4。 2.3 箱形柱主焊缝角接接头焊缝的检验 1）探头选择如表3所示。2）探测位置如图5所示。  图3 焊缝及腹板侧热影响区的裂纹检测  图4 腹板和翼板间未焊透或翼板侧焊缝下层撕裂状缺陷的检测 表3 探头的K值根据腹板厚度不同选择  腹板厚度t/mm K值t≤25 2.5 25＜t≤50 2.5，2 t＞50 1，1.5  图5 箱形柱主焊缝角接接头的超声波探伤 2.4 箱形柱电渣焊焊缝的检验 探头选用2.5MHz、φ20或φ14直探头。在测定焊缝熔透宽度时先进行探伤灵敏调整，在被探工件无缺陷的部位，将母材钢板的第一次底面反射回波调至满幅的80%，再提高10dB作为扫查灵敏度。移动探头过程中，将底面回波高度达到40%时的探头中心位置作为焊缝宽度的边界点。 扫查方式采用下面两种方式： 1）列线扫查，使探头在垂直于熔合线的工作表面上移动，自焊接终端或始端以100mm间隔进行扫查。 2）全面扫查，对焊缝两端各“50+t1”范围内全面扫查。每相邻两次扫查应有10%的重复扫查面。如图6所示。 3 实际应用 图6 电渣焊缝直探头探伤扫查示意 对浙昆大厦综合楼的15节箱形柱（编号为15GZ3-1）的各类焊缝进行超声波探伤。构件的总长5 900mm，由4组规格为5 900mm×900mm× 32mm的钢板、8组H形牛腿（上、下翼板厚25mm）及内隔板（厚度为30mm）等构成，箱形柱构件及各类焊缝编号见图7，探伤的参数选择见表4。 3.1 探伤检验 按上述要求确定仪器参数及制作不同探头的DAC曲线后接着进行探伤，探伤时先将探伤灵敏度调节到评定灵敏度。对所有反射波幅超过定量线的缺陷，应确定其位置，最大反射波幅所在区域和缺陷指示长度。  图7 钢结构箱形构件示意 表4 浙昆大厦综合楼的15节箱形柱探伤的参数  次移动区宽度对接焊缝32A、B、C、D 2.5P9×K2.5、2.5P13×13K2 4 1.25P焊缝类型板厚/mm构件中焊缝编号探头类型扫查次数/ T形焊缝25B1-1、D2-2等2.5P9×K2.5、2.5P13×13K2、2.5P13×13K1 3 1.25P主焊缝角接焊缝32 1、2、3、4 2.5P9×K2.5、2.5P13×13K2 3 1.25P电渣焊焊缝30Z1、Z2、Z3、Z4 2.5Pφ20 3/ 3.1.1 最大反射波幅的测定 对判定为缺陷的部位，采取前后、左右、转角、环绕等4种探头扫查方式进行扫查，测出最大反射波幅并与距离-波幅曲线进行比较，确定波幅所在区域。 3.1.2 缺陷位置及指示长度的测定 按GB/T 29712-2013《焊缝无损检测超声检测技术、验收等级》［5］标准缺陷位置以缺陷最大反射波处来表示，在进行缺陷的测定指示长度时，将探头左右移动，使波幅降低至相应评定等级线，探头移动的水平距离为测定的缺陷显示长度见图8。 图8 缺陷显示长度测定示意 此方法与传统的6dB法和端点峰值法测定指示长度有较大区别，工程检测中应特别注意。 3.2 不合格焊缝的的处置 不合格的焊缝，应予返工（返修），返工（返修）区域修补后，修补部位及补焊受影响的区域，应按原探伤条件进行复验及评定。 4 结 语箱形柱（梁）焊缝超声波检测存在一定的难度，在实际检测工作中，往往会造成超标缺陷的漏检，采用传统斜探头法横波及纵波检测箱形柱（梁）焊缝质量，通过选择合理检测参数及探伤方法，可有效避免焊缝中超标缺陷的漏检，消除箱形结构构件的安全隐患。 参考文献： ［1］ GB 11345-2013 焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定［S］. ［2］ GB 50205-2001 钢结构工程质量验收规范［S］. ［3］ JG/T 203-2007 钢结构超声波探伤及质量分级法［S］. ［4］ GB 50661-2011 钢结构焊接规范［S］. ［5］ GB/T 29712-2013 焊缝无损检测超声检测、验收等级［S］. RESEARCH ON ULTRASONIC TESTING METHOD OF WELDS OF BOX COLUMNS（BEAMS）FOR HIGH-RISE STEEL STRUCTURE Xiang Guanghui He Jun ABSTRACT：It was exploresd that the links needing attention during use of transverse wave and longitudinal wave ultrasonic flaw detection methods to inspect various types of welds within high-rise steel-box structures，in order to avoid excessive inspection and missing dangerous defects.The reasonable detection processes and schemes were proposed by way of combining with the ultrasonic testings of various welds in actual box structures，which could eliminate catastrophic hidden hazards of box columns due to their welded quality.Practical use proved that these methods were feasible. KEY WORDS：high-rise steel box column（beam）；weld；ultrasonic detection DOI：10.13206/j.gjg201504019 *杭州市质量技术监督系统科研项目：高层钢结构建筑中箱形柱、梁焊缝的无损检测方法研究。 第一作者：项广慧，男，1972年出生，工程师。 Email：29574166@qq.com 收稿日期：2015-01-05 |
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