赵志杰

(新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

钢箱梁桥焊缝的超声波探伤技术探讨

赵志杰

(新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

在钢箱梁桥构件中，腹板、顶板以及底板的拼接均为全熔透对接焊缝。采用超声波探伤技术对焊缝的质量进行检验，不仅可以确保钢箱梁焊接质量，同时还可以检验焊缝内部缺陷情况。文章结合钢箱梁桥施工实例，探讨超声波探伤技术在钢箱梁桥焊缝检验中的应用。

钢箱梁桥；焊缝；超声波

0 引言

随着我国交通事业的不断发展，钢制桥梁在高速公路中得到了越来越广泛的应用。在钢制桥梁中，往往需要进行焊接施工。根据相关的要求，对于焊透的焊缝需要进行超声波探伤检验(超声波探伤技术是一种无损检验技术[1])。采用超声波探伤技术对焊透的焊缝进行检验，检验焊缝施工质量，可使得钢箱梁桥施工质量得到保障。

1 工程概况

本工程为某高速公路施工建设项目。在该工程中，该桥梁的桥型为钢箱梁桥，其宽度较大。在钢箱梁桥的施工过程中，钢箱梁桥的腹板和顶板、底板的连接全部为全溶透角焊缝。对焊接、焊缝的质量要求比较高，要对焊接的缝隙进行检测，以保证桥梁焊接的工程质量。此项工程采用超声波探伤技术对焊缝的施工质量进行具体的检测，以下将对超声波探伤技术的应用进行具体阐述。

2 超声波检测方案

采用超声波的检测，需要建立在对工程施工的材质掌握的基础上，本工程采用Q345q(D)钢的箱梁材质，12～20 mm的腹板厚度，14～20 mm的顶板、底板厚度，桥梁的宽度在35～50 m。根据要求，角焊的焊脚尺寸应控制在0.7倍的腹板厚度，对接焊缝的余高应控制在4 mm以内。

焊缝中存在的主要缺陷问题包括体积型缺陷和平面型缺陷，尤其是针对于平面型缺陷，这些缺陷会在使用过程中出现扩大的情况，其会存在较大的危害性，因此应当禁止出现平面型缺陷。一般情况下，平面型缺陷主要包括裂缝以及未焊透等[2]。

3 超声波检测工艺

3.1 设备和试块

(1)探伤仪。本工程进行焊缝检测采用的探伤仪为PXUT-320型数字式超声波探伤仪。

(2)探头。针对于角焊缝、纵向对接焊缝以及横向对接焊缝检测时，其主要采取横波斜探头。如表1所示为探头的技术指标要求。

表1 探头的技术指标要求

(3)试块。本工程钢箱梁桥腹板的厚度包括三种，分别为12 mm、14 mm以及20 mm，针对不同厚度制成不同试块进行对比，如图1所示为对比试块的尺寸图。

图1 对比试块的尺寸图

针对腹板钢板较薄，存在较窄的角焊缝宽度，从而导致较难分辨探伤中的底波和缺陷波。采用腹板的对比试块制作出厚度为12 mm、14 mm和20 mm的DAC曲线，再校核仪器即可检测出缺陷。

3.2 检验准备

(1)检测面

对接焊缝与角焊缝均采用B级检验等级。在腹板上对T型焊缝进行探伤时，考虑到尺寸的限制，需要采用探头在双面单侧进行检测[3]。如图2所示为T型焊缝探伤示意图。

图2 T型焊缝探伤示意图

对于探头移动区域内应进行清理，将其内的铁屑、油垢等全部清除干净，以确保超声波检测的效果。

(2)耦合剂

耦合剂应采用具有良好透声性和流动性的液体或者糊状物，并且应容易进行清除，不会对人体和被检测物的表面造成损伤。

3.3 仪器的调节和校验

(1)DAC曲线的绘制。DAC曲线的绘制的主要数据来源分为两个方面：(1)对接焊缝的有关数据；(2)角焊接的有关数据，对接焊缝主要是在RB-2型试块上实测的直径3 mm横通孔进行，角焊缝主要在铁路钢桥制造专用的直径1 mm的孔柱上进行，主要的曲线要求如表1所示。

表2 绘制DAC曲线的灵敏度要求表

在本工程中，所采用的钢板厚度一般是在12～30 mm之间。在采用超声波对焊缝的缺陷进行检测时，通过采取一次反射法和直射法。在检测过程中，通常采用深度1∶1定位，这样可以有效观测反射波。同时结合工程实践经验，钢构件表面的耦合损失以及材质的衰减补偿设置为4 dB。

(2)校验仪器。为了能有效提高检验质量要求，检验前应当对仪器采取校验，主要是针对DAC曲线和基线扫描比例。结合工程实践经验，校验点的数量应控制在2个以上。一般情况下，每检测4 h或者在检测工作完成之后，需要进行一次仪器的校验。

3.4 检验

在检验过程中，对扫查的速度是有要求的，一般来讲要控制在150 m/s以内。相邻探测头扫描的区间要有重叠，重叠部分要保证在10%以上。由于本项工程的特殊性，特别是角焊部分结构比较复杂，所以在腹板处采用直射波进行检测。根据测量结果，如果辐波超过评定线，要考虑相关的各种因素以判定其是否为缺陷，一般考虑的因素包括探头位置、方向以及反射波的位置等。对于经过检测确认为缺陷的焊缝位置，需要设置标记。

3.5 缺陷的判定

(1)检测缺陷定位定量。根据检测的数据来判断缺陷的情况，当反射波的波幅大于定量线时，则可以判定其为缺陷，并需要明确其位置等[4]。

(2)测定出缺陷位置。测定缺陷的位置要根据分析的有关数据进行，正常情况下缺陷的位置要通过综合分析反射波的位置来进行确定。

(3)确定出缺陷大小。针对条状缺陷，鉴于缺陷长度超过声束的直径，因此判定该类型缺陷长度主要是采取端点半波高度法或者半波高度法。

另外，针对对接焊缝中存在的点状缺陷，判定该类型缺陷主要是结合RB-2型试块上回波幅值之间的差值和回波幅值为依据。而针对角焊缝中存在的点状缺陷，可以采用回波幅值和标准试块的回波幅值之间的差值作为点状缺陷大小的判定依据。

(4)缺陷的评定

当母材板的厚度在10～56 mm之间时，可通过超声波探伤缺陷评定表(见表3)中的相关规定进行缺陷等级的评定。如果在检测过程中，发现焊缝中存在裂纹、未熔合以及未焊透等危害性缺陷时，即可直接判定该焊缝为不合格焊缝。在判定时，需要注意的是，如果母材板的厚度不相同，应按照两块板的厚度浇薄者进行评定。如果缺陷的指示长度在8 mm以内时，按照5 mm计。

表3 超声波探伤缺陷评定表

3.6 检测结果判定

本工程通过超声波探伤检测，所得结果如表4所示。

表4 质量等级表

4 结语

针对钢结构桥梁施工，焊缝施工质量检测是关键环节。本文结合某一较大宽度钢箱梁桥，对钢箱桥腹板与顶板、底板的全熔透角焊缝连接采取超声波探伤分析。本工程实施效果表明，超声波探伤在钢箱桥焊缝检测中具有可行性，本工程所采取的超声波探伤检测方案能准确对焊缝连接质量进行检测，可为钢箱桥施工提供有效指导。

[1]张 闽.钢结构桥梁焊缝超声检测技术应用研究[D].西安：长安大学，2011.

[2]张代立.焊缝超声波探伤异常反射波的分析与判断[J].山西建筑，2010(36)：49-50.

[3]孙 凯，郭 伟，肖方志.超声波探伤系统检测焊缝的研究[J].科技视界，2014(12)：217.

[4]王维国，吴海兵，马燕铭.插入式接管角接接头超声波探伤缺陷定位[J].无损检测，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

赵志杰(1987—)，助理工程师，从事路桥检测工作。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.015

1673-4874(2016)12-0051-03

2016-10-22