張 紅

電力工業(yè)鐵塔質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心，遼寧鞍山 114000

焊接質(zhì)量檢測(cè)關(guān)系現(xiàn)代工程建設(shè)的質(zhì)量，由于當(dāng)前工程大量使用鋼結(jié)構(gòu)使得焊接成為了構(gòu)成工程建設(shè)的重要部分，焊接的效果和質(zhì)量直接關(guān)系到工程本身的質(zhì)量，所以，從保障質(zhì)量角度出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)焊接質(zhì)量檢測(cè)有積極意義。下面我們就超聲波探傷檢測(cè)焊接質(zhì)量的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 焊接質(zhì)量檢測(cè)與超聲波探傷介紹

鋼結(jié)構(gòu)的大量使用使得焊接檢測(cè)變得頻繁，當(dāng)前焊接工作中存在著眾多影響質(zhì)量的焊接缺陷，比如常見的焊接缺陷有未焊滿（指不足設(shè)計(jì)要求）、根部收縮、裂紋、未焊透、未熔合、咬邊、弧坑裂紋、電弧擦傷、飛濺、接頭不良、焊瘤、夾渣、氣孔等。面對(duì)這些嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量的問題，必須通過有效的質(zhì)量檢測(cè)措施以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并予以解決，保障工程的安全、穩(wěn)定，強(qiáng)化質(zhì)量控制。

焊接質(zhì)量檢測(cè)貫穿焊接前后整個(gè)過程，焊接前要做好檢查，比如母材與焊材、設(shè)備與工裝、坡口制備、焊工水平、技術(shù)文件等，焊接過程中要嚴(yán)格把關(guān)焊接及相關(guān)工藝執(zhí)行情況、設(shè)備運(yùn)行情況、結(jié)構(gòu)與焊縫尺寸等，焊接完成后要進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測(cè)，以確保質(zhì)量合格。焊接質(zhì)量檢測(cè)包括外觀檢查、內(nèi)部探傷、近表面缺陷探傷等，其中內(nèi)部探傷是重點(diǎn)，內(nèi)部探傷手段主要以射線探傷、超聲波探傷為主，近表面缺陷探傷以磁粉探傷、滲透探傷等為主。超聲波探傷是無損探傷的一種，也是最常用的一種焊縫內(nèi)部質(zhì)量探傷的方法。其原理是利用超聲波（頻率超過20000Hz 的聲波)本身的特殊性質(zhì)對(duì)金屬材料的性質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，由于超聲波在不同介質(zhì)界面上反射特點(diǎn)不同，可進(jìn)入金屬材料深處完成探查，所以對(duì)檢查焊縫缺陷而言有積極效果，目前其常用頻率主要集中在2 MHZ～5MHZ。當(dāng)超聲波傾斜入射到界面時(shí)，除產(chǎn)生同種類型的反射和折射波外，還會(huì)產(chǎn)生不同類型的反射和折射波，這種現(xiàn)象稱為波型轉(zhuǎn)換。超聲波傾斜入射示意圖見圖1。

圖1 超聲波傾斜入射示意圖

應(yīng)用超聲波探傷時(shí)，超聲波檢測(cè)到焊接表面的耦合劑（常用耦合劑有化學(xué)漿糊、機(jī)油、甘油等）后通過其傳入工件，并在工件內(nèi)部傳播直到遇到工件底面或者缺陷時(shí)反饋給探頭聲波信息。探頭將聲波信息轉(zhuǎn)化為電訊號(hào)并傳入電路，經(jīng)檢波后至示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，繼而在掃描線上自動(dòng)生成反射波和工件缺陷反射波（也稱為傷波）。根據(jù)傷波、始波、工件缺陷之間的距離計(jì)算得到工件缺陷距離表面的距離，同時(shí)可估算出缺陷的大小，從而采取解決措施，以保障工件質(zhì)量。目前超聲波探傷應(yīng)用范圍較廣，無論是各種板材、管材、型材的探傷還是加工工件、焊接工件、鑄件工件的探傷都有著很好的應(yīng)用效果。

2 超聲波探傷在焊接質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

焊接質(zhì)量檢測(cè)關(guān)系到工程的質(zhì)量，所以必須嚴(yán)格把關(guān)。比如焊接中存在的偏析與夾雜等問題，由于焊接過程中異種金屬的摻入或夾渣的存在反應(yīng)形成新相，這種嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量的問題將會(huì)直接影響接頭的力學(xué)性能，導(dǎo)致其力學(xué)性能下降，影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，氮化物、氧化物、硫化物的存在使得焊縫硬度增高，塑性、韌性急劇下降，造成層狀撕裂或者形成熱裂紋，致使鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，進(jìn)而威脅到工程安全和質(zhì)量。所以，應(yīng)用超聲波探傷進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測(cè)有著重要意義。

在檢測(cè)焊接質(zhì)量過程中，要首先對(duì)焊接的技術(shù)要求進(jìn)行詳細(xì)了解，然后才開始進(jìn)行超聲波探傷，比如鋼結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)GB50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》來執(zhí)行的。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：焊接質(zhì)量一級(jí)評(píng)定等級(jí)Ⅱ級(jí)就需要做100%超聲波探傷，質(zhì)量二級(jí)評(píng)定等級(jí)Ⅲ級(jí)時(shí)需要做20%超聲波探傷，總之要在嚴(yán)格分析技術(shù)要求的基礎(chǔ)上展開探傷工作。需要注意的是，在全熔透焊縫的探傷工作中，探傷比例與焊縫程度保持適當(dāng)百分比且≥200 mm。局部焊縫探傷一旦發(fā)現(xiàn)缺陷，應(yīng)當(dāng)及時(shí)延長對(duì)缺陷兩端的探傷長度，確保增加長度≥焊縫長度的10%且≥200 mm。對(duì)于不允許缺陷，應(yīng)實(shí)施100%探傷檢查，超聲波探傷過程中，探傷時(shí)機(jī)也很重要，比如低合金鋼材需要在焊接完成24h 后才能進(jìn)行檢驗(yàn)，碳素結(jié)構(gòu)鋼材則需要在焊縫冷卻到室溫后進(jìn)行探傷，另外需檢測(cè)工件的接口型式。母材厚度與坡口型式也對(duì)探傷有影響。

我們以實(shí)際焊接質(zhì)量檢測(cè)工作中出現(xiàn)頻率較高的中板對(duì)接焊縫為例進(jìn)行分析，中板對(duì)接焊縫的母材通常厚度在8-16mm之間，坡口型式有X 型、I 型、單V 型等，探傷工作的準(zhǔn)備要在明確了解焊縫情況的條件下進(jìn)行。首先每次進(jìn)行探傷操作之前都必須應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)試塊（CSK-IA、CSK-ⅢA）校準(zhǔn)儀器的綜合性能，校準(zhǔn)面板曲線，以保證探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如要先修整探測(cè)面，確保光潔度低于▽4，根據(jù)母材選擇探頭的K 值，比如10 mm母材焊縫兩側(cè)修磨100mm。耦合劑選擇上要考慮其附著力、黏度、腐蝕性、流動(dòng)性和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)母材厚度情況及焊縫形式等選擇單面雙側(cè)、雙面單側(cè)等方式，調(diào)整儀器的掃風(fēng)向、電壓、電流等信號(hào)轉(zhuǎn)換成特定范圍的電壓信號(hào)以供PLC卡件測(cè)量來判斷設(shè)備的工作狀態(tài)。傳感器的電壓一般較低，但是也有例外情況，如有些電壓互感器的電壓值就在230V，如不小心，會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。這些測(cè)量信號(hào)有的是電壓信號(hào)，有的是電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。因此，檢查和更換傳感器時(shí)，要注意電流傳感器回路中的分壓電阻的好壞，更換新的傳感器后也要注意安裝正確的分壓電阻。

控制功能主要是由PLC 卡件發(fā)出24V 控制信號(hào)，用弱電控制接觸器吸合和斷開以實(shí)現(xiàn)接通或斷開動(dòng)力電源的目的，達(dá)到自動(dòng)啟停電氣設(shè)備的作用。接觸器常見的損壞形式有，觸頭粘連，電磁線圈失效等，其結(jié)果均造成不能有效控制電氣設(shè)備，直至設(shè)備狀態(tài)參數(shù)超出正常的范圍而被測(cè)量信號(hào)檢測(cè)出來，報(bào)出故障。

反饋功能回路是對(duì)于一些帶有輔助觸點(diǎn)、漏電保護(hù)或過流保護(hù)的開關(guān)和接觸器，用來監(jiān)視、檢測(cè)這些設(shè)備的狀態(tài)，從而判定是否有過流、漏電等故障，這些信號(hào)一般是與PLC 數(shù)字輸入的DI 卡件形成的回路，通過常開、常閉邏輯判定被監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)。DI 模塊及回路使用相同的0V 和24V 的直流電壓而不是動(dòng)力電壓380V，如當(dāng)空開跳開后，連帶的輔助開關(guān)也跳開了，PLC 的DI 模塊由閉合變成斷開，使PLC 捕捉到這些信號(hào)，并報(bào)出故障。

動(dòng)力回路主要有三相回路和單相回路，單相電壓主要有230V 和380V 兩種。不論是檢查接觸器還是接線端子檢查，在檢修過程中都要注意斷電和驗(yàn)電的安全事項(xiàng)。同時(shí)在上電前要注意檢查設(shè)備的相間及對(duì)地絕緣狀況，以免上電出現(xiàn)短路，損壞設(shè)備。在電機(jī)維修后，還要驗(yàn)明相序是否正確，避免電機(jī)反轉(zhuǎn)。

電氣設(shè)備故障的檢查應(yīng)首先根據(jù)故障類型對(duì)照?qǐng)D紙找到相應(yīng)的電氣回路，觀察回路中有無明顯的故障現(xiàn)象，如跳閘、過熱、燒損或接線松脫等，以判定是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象或電氣元件的機(jī)械零件失效，進(jìn)行更換。如沒有明顯故障現(xiàn)象，通過控制界面查看是哪個(gè)反饋信號(hào)或測(cè)量信號(hào)不正常，檢查對(duì)應(yīng)的設(shè)備工作狀態(tài)是否存在問題。如設(shè)備狀態(tài)正常且無損壞，檢查測(cè)量回路和反饋回路是否正常。如無問題，檢查控制回路及控制元件，之后是動(dòng)力回路和電氣設(shè)備。按照上述檢測(cè)方法，不但使檢查思路變得較為清晰，同時(shí)也加深了新員工對(duì)控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

2 新員工現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)注意事項(xiàng)

在新員工現(xiàn)場(chǎng)操作前，有必要進(jìn)行一些模擬故障處理的訓(xùn)練，筆者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了如下注意事項(xiàng)：

首先，在新員工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作培訓(xùn)前要進(jìn)行充分掌握安全規(guī)程、運(yùn)行規(guī)程和檢修規(guī)程，了解現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)點(diǎn)和反事故措施。同時(shí)充分進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，新員工對(duì)風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部的控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的原理應(yīng)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組內(nèi)各系統(tǒng)的功能原理也要學(xué)習(xí)清楚。同時(shí)，熟悉設(shè)備檢修作業(yè)指導(dǎo)書，會(huì)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)電氣圖紙，掌握檢修用工器具和儀器儀表的使用方法。

其次，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，宜選在氣象條件良好，風(fēng)小不發(fā)電的時(shí)間，以最大限度的保障發(fā)電任務(wù)。同時(shí)，預(yù)先做好試題的出題和驗(yàn)證工作，以保證設(shè)備安全和正確培訓(xùn)新員工的目的。在培訓(xùn)過程中，故障點(diǎn)數(shù)量不宜過多，針對(duì)同一系統(tǒng)故障由1 個(gè)到2 個(gè)故障點(diǎn)組成，在學(xué)員操作過程中主要觀察其安全意識(shí)，檢修思路是否清晰，故障原因的分析是否正確。對(duì)不安全因素要及時(shí)糾正。

操作完成后新員工應(yīng)及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)班長總結(jié)和短評(píng)，查看新員工對(duì)問題分析的差距，同時(shí)讓新員工討論總結(jié)出比之前更好的檢修方案，從而有效提升檢修水平。

3 結(jié)論

通過1 個(gè)月左右的培訓(xùn)，新員工對(duì)設(shè)備的原理理解和認(rèn)識(shí)水平加深，故障分析速度加快，逐步能夠掌握設(shè)備檢查的要領(lǐng)和方法，檢修思路逐漸清晰，比單純的維護(hù)作業(yè)培訓(xùn)效果更加明顯。

[1]崔建紅，許健，劉京愛.我國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)[J]，2009(10).

[2]楊校生，吳進(jìn)城，等.風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)、運(yùn)行與管理.中國環(huán)境科學(xué)出版社[M]，2010，7.

[3]楊校生，等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與風(fēng)電場(chǎng)工程.化學(xué)工業(yè)出版社[M]，2012，1.