亢 丽 芬

(山西五建集团有限公司，山西 太原 030013)

0 引言

近年来，我国管桁架工程发展迅速，在海洋工程、桥梁工程、工业建筑、民用建筑、大型场馆等公共设施建筑等领域广泛应用。随之出现的钢结构焊缝超声波探伤检测过程中检测人员依据现有国家或行业标准进行判断，检测结果评定差异较大甚至相悖的现象也很突出。多种客观条件造成现场检测过程中检测人员往往依据个人经验自由选定探头类型，对检测数据进行分级评定时没有明确、简洁的可供参考的标准，造成漏检或误判现象，使得检测结果出现偏差。现行相关标准仅对探头选择进行了范围性的限定，没有提出钢管壁厚与探头规格的对比选择方法。对焊缝缺陷类型进行评价时仅有评价方法和判定类别依据的文字性描述，没有明确详实的，直观的，可供参考的标准。本文总结相贯焊缝的探伤方法以及焊缝缺陷的判别方法，提出根据钢管壁厚进行探头选择，总结多种复杂焊缝缺陷探伤方式和焊缝缺陷综合判定方法，并总结出便于参考和使用的“检测探头类型选用表”以及管桁架相贯焊缝探伤方法和焊缝缺陷综合分析法，可提高焊缝探伤和分级评定的精确性。

1 管桁架节点焊缝分类

管桁架节点相贯线是不断变化的空间曲线，相贯口节点的焊缝形式随之变化，常见的节点焊缝的结构形式有K型、T型和Y型三种，见图1。

2 探伤仪器的合理选用

目前我国对焊缝内部缺陷的无损检测一般通过超声波探伤和X射线探伤进行。超声波探伤与X射线探伤均为物理性探伤，超声波探伤相对于X射线探伤，具有探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点。

超声波探伤仪的探头有多种类型，在相贯线焊缝的检测中多采用斜探头，斜探头是进行斜射探伤用的探头，由插座、外壳、吸声材料、压电晶片、斜块等组成。斜探头主要用于缺陷方向与检测面之间有一定夹角的区域及直声束无法到达的部位的检测。

超声波检测时，斜探头K值与晶片角度存在一定的对应关系。当K值为1.0时，角度为45°；当K值为1.5时，角度为56.3°；当K值为2.0时，角度为63.4°；当K值为2.5时，角度为68.2°；当K值为3.0时，角度为71.6°。

钢管壁厚与探头晶片尺寸及斜率对应关系见表1。

表1 钢管壁厚与探头晶片尺寸及斜率对应关系

3 探头的扫查方式

钢结构焊缝探伤检测时，检测面上探头与焊缝的相对运动称为扫查。扫查时，探头与焊缝始终保持一定入射角度，同时应保证有足够的声束覆盖焊缝的整个检查区。以避免漏检。圆管相贯节点焊接接头超声波探伤应以支管表面作为探伤面，并做锯齿形扫查。当扫查过程中出现异常波形时，为了确定缺陷的位置、方向、形状和观察缺陷的动态波形，总结出前后、左右、转角、环绕四种基本形式的探头移动扫查方式，见图2。避免常规单一扫查方式影响相贯焊缝缺陷判定的准确性。

4 扫查区域划分

超声波探伤检测时，应根据受力情况的不同将相贯焊缝划分为A,B,C三个检测区域，每个区中应取一个典型剖面进行超声波的几何声程分析，见图3。合理选择检测方法，利用“最大信号法”区别未焊透和裂纹。

逐个检测区采用不同参数探头分别用一次波、二次波在主管和次管表面依次进行扫查，见图4。

管桁架Y型相贯焊缝的质量要求不同，受力状况亦不同，检测分析时，应着重考虑受力要求较高的A区和焊缝中常见的未焊透缺陷。

5 相贯节点探伤面扫查方法

钢管相贯节点焊接接头探伤应以支管表面作为探伤面，扫查时探头在①②③位置时，均应与焊缝垂直，扫查方法如图5所示。

6 管桁架相贯焊缝超声检测的精确判定

6.1 焊缝缺陷分析

6.1.1点状缺陷

点状缺陷多呈球形，也有不规则形状，气孔和夹渣等小体积缺陷均属点状缺陷。其特征是：探头以缺陷为中心作环绕扫查时，若保持声程距离不变，则回波高基本相同，均显示动态波形A(见图6)。

6.1.2线状缺陷

未焊透、未熔合、线状夹渣均属于线状缺陷，此缺陷可测出长度，但不易测定高度和宽度。其特征是：在缺陷部位做前后扫查时，显示波形A的特征图形，左右扫查时，显示波形B的特征图形。当缺陷的断面变化时，会出现波形C-1或C-2的特征图形，若信号未出现明显的大距离中断，则判定为连续的缺陷；若缺陷波高在长度方向有明显降落，则初步判定为断续的缺陷，此时，可持续在缺陷波明显断开处作环绕扫查和转动扫查，若垂直方向附近的波高迅速降落，且无明显的二次回波，则判定该缺陷为断续缺陷。

6.1.3平面缺陷

裂纹、面状未熔合、面状未焊透等属于平面缺陷，其表面既有粗糙的，也有光滑的，但均有明显的长度和高度。其特征是：探头在这类缺陷表面做前后、左右扫查时，出现动态波形B或C-1,C-2的特征图形；在光滑的缺陷表面作检测时，与缺陷平面相互垂直的两侧，回波高度迅速降落。在粗糙的表面转动扫查时，出现动态波形C-2的特征图形；环绕扫查时，在与缺陷平面相互垂直的两侧动态波高度出现不规则变化。

6.2 缺陷动态波形分析

6.2.1波形A

当探头在各个不同的位置检测时，超声波探伤仪上出现尖锐的单个动态波形，继续做前后、左右扫查，动态波地由“0”平稳上升至某个峰值，之后平稳回落至“0”，见图6。该波形判定为点状缺陷。

6.2.2波形B

当探头在不同的位置扫查时，出现单个尖锐波，探头做前后和左右扫查，回波由“0”平稳上升到某峰值，继续扫查，波峰基本不变，并可持续一段平直的线型，之后平稳回落至“0”，见图7。该波形判定为有一定长度和高度的线状光滑缺陷。

6.2.3波形C

1)波形C-1。

当声束垂直入射缺陷表面扫查时，超声波探伤仪上出现单个锯齿形回波，移动探头时，缺陷回波起伏较大，见图8。可判定缺陷为有一定长度和高度的不规则粗糙反射体。

2)波形C-2。

当声束倾斜入射缺陷表面扫查时，超声波探伤仪上出现钟形脉冲包络，此时回波连续，并有多个小的波峰出现，移动探头时，波峰在脉冲包络范围内移动，回波由“0”逐渐升到最大值，之后又回落至“0”，见图9。可判定该缺陷为不规则粗糙反射体。

7 结语

本文可为各领域钢管结构相贯焊缝的检测提供广泛的参考价值，为检测人员提供了比较具体、直观的，容易参考和使用的技术依据，对提高钢结构工程施工的检测水平、保障工程质量和安全起到一定作用。