許青陽,寧增根

(1.浙江西子重工電力設(shè)備有限公司,海寧 314422;2.浙江杭蕭鋼構(gòu)股份有限公司,杭州 310003)

高層建筑和橋樑越來越多地采用鋼結(jié)構(gòu),其質(zhì)量和安全也越來越受到關(guān)注和重視。對于重要的鋼結(jié)構(gòu)件,對母材鋼板必須進(jìn)行檢測,且大多采用超聲檢測。國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)用鋼板通常是按GB/T 2970—2004標(biāo)準(zhǔn)[1]進(jìn)行檢測的,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對厚度≥20 mm的鋼板,采用5 mm平底孔作為調(diào)節(jié)探傷靈敏度和評定缺陷大小的參考反射體。探傷操作中通常要考慮表面耦合補(bǔ)償,但是鋼板各處的表面狀態(tài)不同,有些部位的表面耦合損失很大,不同部位的耦合損失差甚至高達(dá)十幾分貝,因此,很可能導(dǎo)致漏判或錯判。在檢測某國外項目時,筆者就遇到了這種情況。當(dāng)時我方與德方檢測人員在檢測同一個缺陷時,給出的缺陷當(dāng)量相差高達(dá)20 dB。對此進(jìn)行了一系列試驗,最終獲得了較為滿意的結(jié)果。

1 實例

我公司承接的某機(jī)場工程采用 EN 10160標(biāo)準(zhǔn)[2]對鋼板進(jìn)行超聲波檢測時,對同一缺陷,德方用AVG曲線法確定的缺陷當(dāng)量為φ5+10 dB,我方用標(biāo)準(zhǔn)試塊比對法確定的缺陷當(dāng)量為φ5-10 dB,對同一個缺陷的當(dāng)量評定,德方比我方高出20 dB。當(dāng)時德方采用的儀器是模擬機(jī)型ULS32和軟保護(hù)膜直探頭,利用專用的鋼板AVG曲線進(jìn)行評定;我方采用兩種國產(chǎn)數(shù)字型儀器HS 600和PXUT350,使用常規(guī)硬保護(hù)膜直探頭及標(biāo)準(zhǔn)試塊法進(jìn)行評定。

2 交叉試驗及結(jié)果

為找出差異的原因,選定差異最大的1號缺陷進(jìn)行交叉對比測試,所謂交叉對比是把我方的所有型號儀器與德國的探頭相配,同時把德方的儀器和我方的探頭相配,用于測試同一缺陷的當(dāng)量。當(dāng)量的評定則采用我國的GB/T 2970標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試塊法進(jìn)行,測試結(jié)果見表1。

表1 交叉對比測試結(jié)果

由表1可見：

(1)當(dāng)采用軟保護(hù)膜探頭時,不論采用何種型號的儀器,得出的缺陷當(dāng)量都與德方用AVG曲線法得到的結(jié)果相同,即都為φ5+10dB,這說明缺陷當(dāng)量的評定與儀器型號及生產(chǎn)國別無關(guān)、與采用歐標(biāo)還是國標(biāo)無關(guān),也與采用AVG曲線法還是標(biāo)準(zhǔn)試塊比對法無關(guān)?；蛘哒f,只要耦合良好,無論采用歐標(biāo)還是國標(biāo),無論采用AVG曲線還是用標(biāo)準(zhǔn)試塊來確定缺陷當(dāng)量,都能得到相同或相近的結(jié)果,即歐標(biāo)和國標(biāo)有可比性。

(2)采用硬保護(hù)膜探頭時,不論是用進(jìn)口儀器還是國產(chǎn)儀器,采用標(biāo)準(zhǔn)試塊比對法確定的缺陷當(dāng)量比用 AVG曲線法確定的缺陷當(dāng)量小 15～-20 dB,這說明當(dāng)缺陷處鋼板表面狀態(tài)較差時,硬保護(hù)膜探頭有可能因耦合不良導(dǎo)致缺陷回波大幅降低,從而導(dǎo)致缺陷漏檢。

(3)鋼板探傷中,在表面狀態(tài)較差時,軟保護(hù)膜探頭的耦合效果好于硬保護(hù)膜探頭,前者可增加檢測結(jié)果的可靠性和一致性。

(4)被測鋼板的表面耦合損失可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過按慣例給出補(bǔ)償值,故實際探傷中耦合補(bǔ)償值應(yīng)該實測,而且在發(fā)現(xiàn)缺陷時若該處表面狀態(tài)較差,則應(yīng)測試其相鄰部位無缺陷處的耦合狀況,以此作為該處表面耦合補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。

3 用AVG曲線法提高鋼板檢測的可靠性

從上述試驗和分析可見,鋼板探傷中合理進(jìn)行表面補(bǔ)償是至關(guān)重要的,但鋼板各處的表面狀態(tài)不可能完全相同,即使用被檢板材制作對比試塊來確定表面補(bǔ)償,也不能完全保證缺陷部位就應(yīng)該補(bǔ)償這么多。那如何才能使補(bǔ)償值盡量接近真實值,從而使缺陷當(dāng)量接近實際當(dāng)量呢,EN 10160標(biāo)準(zhǔn)推薦的鋼板AVG曲線法可供借鑒。該方法的要點是利用鋼板標(biāo)準(zhǔn)試塊繪制兩條距離-波幅曲線,一條是底波AVG曲線,另一條是平底孔AVG曲線,下文對此作簡單介紹。

(1)繪制底波AVG曲線 取GB/T 2970標(biāo)準(zhǔn)中表1所列1,2,3,4和5號試塊,先將3號試塊底波高度調(diào)節(jié)到滿屏的80%,保持儀器靈敏度不變 ,然后分別測試1,2,4和5號試塊底面回波,并在面板上畫出相應(yīng)回波的最高點,連接這些點就繪制成了試塊底波AVG曲線。

(2)繪制φ5 mm平底孔反射波曲線 在相同的靈敏度條件下,找到GB/T 2970標(biāo)準(zhǔn)表1中試塊1,2,3,4和5號試塊平底孔的最高回波,連接這些點,繪制成試塊φ5 mm平底孔AVG曲線。

(3)調(diào)節(jié)掃查靈敏度 將被檢工件無缺陷區(qū)的底面回波高度調(diào)整至試塊底面回波高度AVG曲線上,作為掃查靈敏度。

(4)缺陷判別 當(dāng)檢查到缺陷時,如缺陷回波高于試塊平底孔回波,則將其記為缺陷。

4 自制對比試塊驗證檢測結(jié)果

為驗證鋼板AVG曲線在檢測中的可靠性,自制了一套對比試塊。該組試塊取自所檢構(gòu)件的材料余料,各種板厚的試塊分別取一塊,加工φ5 mm平底孔,孔的埋深與GB/T 2970標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定相同。加工完成的試塊由雙方檢測人員根據(jù)EN 10160標(biāo)準(zhǔn)用德方儀器探頭對φ5 mm平底孔進(jìn)行檢測,如得出的當(dāng)量與標(biāo)準(zhǔn)試塊中同深度的 φ5 mm當(dāng)量相同,即可認(rèn)為自制試塊符合要求,也說明用鋼板AVG曲線法對鋼板進(jìn)行檢測能得到比較滿意的結(jié)果。

5 結(jié)論

(1)鋼板探傷時軟保護(hù)膜探頭的耦合效果優(yōu)于硬保護(hù)膜探頭,因此,有條件的情況下,建議使用軟保護(hù)膜探頭。

(2)采用硬保護(hù)膜探頭時,若缺陷處鋼板表面狀態(tài)較差,硬保護(hù)膜探頭有可能因耦合不良導(dǎo)致缺陷回波大幅降低,此時必須測試缺陷附近相似表面的耦合損失,并據(jù)此進(jìn)行補(bǔ)償,否則很可能導(dǎo)致缺陷漏檢。

(3)借鑒EN 10160標(biāo)準(zhǔn)推薦的鋼板AVG曲線法,同時繪制底波AVG曲線和平底孔AVG曲線,這樣可在探傷過程中隨時觀察表面耦合狀態(tài),此時不論使用軟保護(hù)膜探頭還是硬保護(hù)膜探頭都可得到較為一致的探傷結(jié)果,因此是一種行之有效的判傷方法。

[1]GB/T 2970—2004 厚鋼板超聲波檢測方法[S].

[2]EN 10160 Ultrasonic testing of steel flat product of thickness than 6 mm(reflection method)[S].