劉健

（中國(guó)石油大慶石化公司檢測(cè)信息技術(shù)中心，黑龍江 大慶 163714）

1 超聲波探傷技術(shù)及原理

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，無(wú)損檢測(cè)中的超聲波探傷技術(shù)是新興的一項(xiàng)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的使用比較廣泛，并且是一項(xiàng)重要的技術(shù)。超聲波技術(shù)的科學(xué)合理使用能夠檢查鋼結(jié)構(gòu)的夾渣以及裂紋，以此充分掌握鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。使用該項(xiàng)技術(shù)的安全系數(shù)比較高，而且比較方便快捷。超聲波探傷技術(shù)的構(gòu)成主要包含超聲波探傷儀、探頭以及耦合劑等，在介質(zhì)中超聲波傳播時(shí)波型比較多，落實(shí)檢驗(yàn)工作的過程中，比較常見的波型有橫波、縱波、板波以及表面波等。技術(shù)原理如下：使用探頭完成超聲波的發(fā)射工作，在檢驗(yàn)材料時(shí)快速完成傳播工作，如果在檢測(cè)的材料的過程中如果有氣孔、夾渣以及裂紋存在，一些超聲波將會(huì)被反射，讓超聲波接收器接受，并且將其現(xiàn)實(shí)在屏幕上，通過計(jì)算以及分析回波，能夠掌握檢驗(yàn)材料的實(shí)際情況。

2 鋼結(jié)構(gòu)的缺陷

即便鋼結(jié)構(gòu)和其他很多的材料具有不可替代的特點(diǎn)，但是，使用過程中也具有多方面的缺點(diǎn)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

就現(xiàn)下鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠看出，由于該方面的設(shè)計(jì)工作者缺失，而且經(jīng)驗(yàn)也缺乏，在具體落實(shí)設(shè)計(jì)工作的過程中，對(duì)于數(shù)據(jù)計(jì)算工作的依賴程度比較大，能夠運(yùn)用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)較少，人工干預(yù)能力確實(shí)，并且目前對(duì)于低造價(jià)的情況比較重視，使得鋼結(jié)構(gòu)可靠性較低，導(dǎo)致上述現(xiàn)象存在的主要原因是由于人為因素造成的。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)缺陷

鋼結(jié)構(gòu)的材料種類比較多，因不同的元素占據(jù)了不同的比例，從而影響到了鋼結(jié)構(gòu)材料性能，在冶煉鋼材之前，需要做好原材料的選擇工作，在對(duì)鋼材進(jìn)行軋制以及冶煉的過程中，由于受到工藝設(shè)備的限制，會(huì)對(duì)鋼材的質(zhì)量產(chǎn)生影響，主要的表現(xiàn)形式是鋼材中有裂紋存在，面對(duì)這種情況，需要嚴(yán)格進(jìn)行材料的監(jiān)督審核工作。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)連接缺陷

組成建筑物的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是形式不同的各種類型的鋼產(chǎn)品的組合體，主要用焊接的方法連接鋼結(jié)構(gòu)的不同體系，這樣一來(lái)，能夠有效地節(jié)省連接空間，并且保障結(jié)構(gòu)的剛性連接。但是，由于焊接環(huán)境以及焊接工藝水平的影響，導(dǎo)致干結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，并且在鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了氣孔、夾渣等，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不佳。

3 超聲波無(wú)損探傷方法的應(yīng)用

因超聲波探傷探測(cè)深度深、距離大、重量輕并且探傷的裝置比較小，因此，檢測(cè)的速度也比較快。通常情況下，超聲波探傷不會(huì)要求給出準(zhǔn)確的缺陷性質(zhì)以及缺陷類型，但是，在長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐后，會(huì)通過這種聲波來(lái)掌握不同波線的規(guī)律，后按照焊接材料的類型以及焊接結(jié)構(gòu)的類型，對(duì)缺陷損傷的嚴(yán)重程度進(jìn)行判斷。

3.1 初步探傷

在接收到探傷任務(wù)后，首先應(yīng)該對(duì)圖紙中的焊接質(zhì)量技術(shù)提出相應(yīng)的要求，要按照驗(yàn)收鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行各項(xiàng)操作，避免存在盲目操作的行為。同時(shí)要掌握多方面的專業(yè)知識(shí)。如果要求鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量等級(jí)為一級(jí)時(shí)，可以評(píng)定鋼結(jié)構(gòu)等級(jí)為二級(jí)的質(zhì)量操作，確保超聲波探傷技術(shù)的充分使用，以此類推，直到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)是三級(jí)時(shí)。在完成初步探傷作業(yè)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)掌握示波屏上的回波信號(hào)，如果出現(xiàn)有超出評(píng)定線的回波，此時(shí)，就需要做好相應(yīng)記錄，給下一步定量缺陷奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 精確探傷

這種探傷方法應(yīng)該確保探傷的精確度，具體方法的使用和初步探傷一致，只是需要放慢整個(gè)操作過程，仔細(xì)檢查探傷的整個(gè)過程，避免出現(xiàn)漏測(cè)問題。如果第一次檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了缺陷，第二次也需要進(jìn)行再次檢測(cè)，找到導(dǎo)致缺陷出現(xiàn)的最高的回波束，做好相應(yīng)的記錄，這樣一來(lái)，也有利于改進(jìn)缺陷情況。探傷時(shí)應(yīng)該注意，需要根據(jù)每條焊縫的長(zhǎng)度百分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算探傷的比例。面對(duì)需要局部進(jìn)行探傷的焊縫，如果這些焊縫是允許存在的，此時(shí)，應(yīng)該在該缺陷的兩端位置處增設(shè)探傷長(zhǎng)度，并且要保障增加的探傷長(zhǎng)度大于10%。在具體落實(shí)探傷工作時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)確掌握鋼材的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)每次的缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)判斷。

3.3 重復(fù)探傷

重復(fù)探傷是對(duì)前兩次探傷的復(fù)核以及檢查，其探測(cè)方法基本一致，此次探傷是在前兩次探傷工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，需要加快速度，達(dá)到節(jié)約時(shí)間以及精力的目的。

4 普通鋼結(jié)構(gòu)焊接所出現(xiàn)的缺陷、原因和對(duì)策

焊縫在所有的鋼結(jié)構(gòu)中通常情況下可以將其分為未焊透、夾渣、未熔合以及氣孔等類型，并且還有可能出現(xiàn)裂紋。到目前為止，仍然沒有很好的方法能夠使超聲波探傷做出精確無(wú)誤的判斷。目前的探傷工作也僅僅是借助超聲波反射出的波形進(jìn)行綜合分析，在此基礎(chǔ)上才能得到比較精準(zhǔn)的結(jié)論。

4.1 出現(xiàn)夾渣

在焊接鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，多多少少都會(huì)有一定的夾渣存在，會(huì)威脅到鋼材的質(zhì)量以及焊接，夾渣中存在的主要問題有以下方面：在點(diǎn)狀的夾渣中就會(huì)形成和氣孔相似的回波信號(hào)，此時(shí)，檢測(cè)工作者需要做好一系列的記錄工作。其次，在出現(xiàn)條狀?yuàn)A渣的情況下，就會(huì)出現(xiàn)鋸齒狀的波幅。最后，一旦波形呈現(xiàn)出樹枝的形狀，則不同的方向探測(cè)時(shí)所體現(xiàn)出來(lái)的反射波幅則不同。導(dǎo)致這種缺陷存在的主要原因是：在實(shí)施焊接工作的過程中，不僅焊接的電流太小，而且焊接的速度也比較快，導(dǎo)致一些夾渣不能及時(shí)飛走，并且金屬焊接工作的純度也不高，其中含有硫之類的成分。要想避免這種情況的出現(xiàn)，就需要正確使用焊接電流，放慢焊接速度，在開展焊接工作之前，需要做好雜質(zhì)的清理工作。

4.2 沒有焊透

在鋼結(jié)構(gòu)中也經(jīng)常出現(xiàn)沒有焊縫的問題，通過使用超聲波探測(cè)的方法就會(huì)使這種問題體現(xiàn)出來(lái)。在面臨這樣的缺陷時(shí)，波幅通常情況下比較高，這種缺陷嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生雷文，導(dǎo)致這種問題出現(xiàn)的關(guān)鍵原因是焊接過程中的焊接速度條塊或者焊接電流太小，以及運(yùn)條角度不一致引起的。為了避免這種缺陷的存在，通常情況下，會(huì)使用正確的焊接方法，以此有效地保障鋼材的焊接質(zhì)量，使汽輪處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，達(dá)到提升生產(chǎn)力的作用。

4.3 焊接中出現(xiàn)氣孔

隨著氣孔的大小，超聲波的波形會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，就比如，一些單一的氣孔，雖然波形比較穩(wěn)定，但是縫隙是單一的。因探測(cè)方向的差異，就會(huì)得到不同的探測(cè)結(jié)果，因此，探測(cè)工作需要來(lái)回進(jìn)行，這樣一來(lái)，能夠降低探測(cè)過程中的失誤。導(dǎo)致氣孔出現(xiàn)的原因有以下方面：使用手工的方法對(duì)這些鋼材進(jìn)行焊接時(shí)，電流太大、太小或者雜質(zhì)沒有清除干凈，或者是電壓過高都有可能產(chǎn)生這些問題。減少焊接面積會(huì)相應(yīng)降低運(yùn)行效率，要想對(duì)這種類型的缺陷進(jìn)行預(yù)防，就應(yīng)該避免不相關(guān)的雜質(zhì)的出現(xiàn)，要處理好生銹的鋼材，而且在落實(shí)焊接工作時(shí)，應(yīng)該選擇對(duì)應(yīng)的電流、電壓以及焊接速度。

4.4 焊接中出現(xiàn)裂紋

對(duì)于具備一定工作經(jīng)驗(yàn)的工作人員而言，在超聲中會(huì)發(fā)現(xiàn)裂紋，此時(shí)的波形比較寬，而且高度也比較高。和其他的缺陷相比較而言，裂紋的危害比較大，因此，做好裂紋的防范工作顯得非常關(guān)鍵。導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的主要原因是，在焊接裂紋的過程中，受熱不均勻，并且在外力的作用下，冷卻速度比較快，使其沒能完全合在一起，因此，就會(huì)出現(xiàn)大小不一的裂紋。為了避免這些裂紋的出現(xiàn)，需要選擇含有少量錳以及硫的鋼材，以此提升焊縫的自由伸展程度。先進(jìn)焊接技術(shù)的使用可以有效地降低出現(xiàn)裂紋的概率。

4.5 焊接中出現(xiàn)未完全熔合的情況

在使用超聲波實(shí)施探測(cè)工作時(shí)，沒有融合的缺陷對(duì)波形的反射比較穩(wěn)定，后在對(duì)兩側(cè)的焊縫進(jìn)行探測(cè)時(shí)，很有可能在一側(cè)處無(wú)法獲取探測(cè)結(jié)果。如果焊接的速度比較快，焊接角度不正確，就會(huì)出現(xiàn)未完全熔合現(xiàn)象。面對(duì)這種問題，需要選擇正確的焊接方式以及何時(shí)的探測(cè)角度，同時(shí)要控制電流的大小。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目的不斷發(fā)展，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用給檢查建筑材料的質(zhì)量提供了相應(yīng)的保障。如今，對(duì)于建筑工程中經(jīng)常使用的鋼結(jié)構(gòu)而言，在對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)會(huì)普遍用到無(wú)損檢測(cè)中的超聲波探傷技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的使用可及時(shí)、快速發(fā)現(xiàn)存在于鋼結(jié)構(gòu)中的缺陷，然后對(duì)相應(yīng)問題展開分析，從而增強(qiáng)建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。希望本次的相關(guān)研究可以為以后提高超聲波探傷技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用水平提供建議。