钢结构无损检测中的超声探伤技术的创新

摘 要：随着我国城市化水平的不断提升，建筑行业取得了十分巨大的进步，而钢结构在这一过程中扮演着十分重要的角色，起着骨干支撑的作用，决定着我国社会主义发展的质量，对钢结构的工程质量进行必要的检验能够及时地发现并解决问题，尽可能地减少损失，具有十分重要的意义。本文通过分析钢结构的自身缺陷，对超声探伤技术及其原理进行了较为详细的阐述，并针对探伤仪波形表现的不同情况所对应的钢结构缺陷进行了详细的分析。
　　关键词：钢结构；无损检测技术；超声探伤
　　1 引言
　　在现代建筑体系中，钢结构作为重要的承重支撑结构体系，以其诸多优点被广泛应用于各类建筑中，尤其是大体量建筑，这对于钢结构的质量要求也十分严格，一旦质量出现问题，将会造成严重的后果。因此，在施工过程中，对钢结构的质量进行检验是十分必要的。超声探伤技术作为一种现代化技术，以其操作方便、检验准确等优点被广泛应用在钢结构无损检测过程中，下面笔者将针对相关问题进行详细的阐述和分析。
　　2 钢结构的缺陷
　　尽管钢结构有着许多其他材料不可替代的优点，但是也存在着诸多的缺陷，严重影响着结构的质量，主要包括以下几个方面：
　　2.1 钢结构设计缺陷
　　针对当前我国钢结构设计现状，由于从事相关设计的专业人员相对较少，且经验比较少，在实际设计过程中会过分的依赖数据计算，能够参考的设计经验比较少，人工干预的能力相对不足。而且目前存在过分追求低造价的情况，导致了钢结构的可靠性相对较低，这主要是人为因素导致的。
　　2.2 钢结构材质缺陷
　　钢材的分类有多种，因为其各种元素所占的比例不同而使得钢材的性能质量不同，在冶炼之前需要对原材料进行严格的选择。在冶炼和轧制过程中由于工艺设备等方面的原因也会对钢材的质量造成一定的影响，主要表现为各种形式的裂痕，在选择材料的时候需要严格进行严格的监督审核。
　　2.3 钢结构连接缺陷
　　建筑物的钢结构体系是由各种形式的钢产品的组合体，主要是以焊接的方式来进行连接的。焊接能够有效地节省材料，极大地节约连接空间，有效地保证结构的刚性连接，但受到焊接环境和焊接工艺水平的影响，会对钢结构内部的完好性造成损坏，产生气孔、夹渣、裂缝等等，这会对结构的稳定性产生严重影响。
　　3 超声探伤技术的简介和原理
　　超声探伤技术顾名思义，就是利用超声波来对钢结构进行探伤检测，是无损检测的重要方法，具备很广泛的适用范围。超声探伤设备构造简单，使用条件不是特别苛刻，安全性能好，由于超声波穿透能力强，所以检测结果相对比较准确和可靠，具备很广阔的发展前景。整套超声探伤设备主要包括超声探伤仪、耦合剂、探头、标准试块等部分。根据设备运行产生的波形式的不同，可以将机械波分为纵波、横波、板波和表面波等，其中横波和纵波为常用波形。
　　超声探伤技术的应用主要是为了检测钢结构中是否存在气泡、缩孔、夹渣、焊接裂缝、不同部件的熔合连接状况，同时还能够测定铸件的厚度。其主要原理如下：超声波的频率都在20000MHz以上，具备很强的穿透能力，设备产生超声波，通过探头发射出来，声波就会在被检验部件中以一定的速率传播，当遇到诸如气孔、夹渣等异面介质的时候，超声波就会有一部分被反射回来，通过接收器的处理，能够在示波屏幕上呈现出缺陷的回波，进而通过相关计算获得缺陷的深度及大小。
　　4 仪器波形表现的不同情况及对应的钢结构缺陷
　　在实际探伤过程中，根据设备所显示的波形状况，能够对钢结构缺陷的形式进行较为准确的了解和判断，进而采取有效措施，对缺陷进行适当的处理，保证钢结构的安全和稳固，相关分析如下：
　　4.1 气孔问题
　　如果设备显示回波高度较低且比较稳定，从不同的方向进行探测，反射波的高度大致相同，且移动探头波形就会消失，证明钢结构内部存在气孔，且为单个气孔。如果波形呈现簇状，且将探头定于某点进行转动时，波形会出现此起彼落的情况，说明内部存在密集气孔。气孔是在进行焊接时，由于高温熔池吸收的气体过多，在冷却之前没有完全溢出而产生的，在实际操作过程中，为了减少气孔的出现，需要对焊条进行适当的烘焙，并选择适当的电流进行焊接，降低焊接速度。
　　4.2 焊接裂缝问题
　　如果设备显示波幅很宽，且高度相对较高，且波峰数量较多，移动探头会频繁出现反射波，将探头进行原位置转动波峰出现上线错开的情况，说明结构存在焊接裂缝。焊接裂缝的出现是由母材及焊缝热影响区域散热不均匀而引起的。在实际焊接操作过程中，为避免出现焊接裂缝，需要选择恰当的焊接工艺参数和操作程序，禁止采用过大电流焊接，同时要在焊缝接头处搭接10—15mm，并注意在焊接过程中保证焊件的固定。
　　4.3 未熔合问题
　　如果在平移探头时设备显示的波形比较稳定，在进行两侧探测时反射波的幅度不同，说明各个金属层之间没有完全融合在一起。为了解决此问题，在实际操作过程中需要对焊接面进行必要的加工和处理，清楚存在的杂质，保证焊接面的整洁。
　　4.4 未焊透问题
　　如果在进行探伤过程中，平移探头所显示的波形较稳定，对焊缝两侧进行探伤能够得到大致相同的反射波幅度，说明结构存在未焊透的状况，这是因为不同部件的接触部位的金属没有完全熔透。在实际焊接过程中，需要掌握好焊接温度，适当延长焊接时间，使接触面充分熔透。
　　5 结束语
　　对钢结构进行超声无损探伤，能够及时地发现钢结构体系中存在的安全隐患，进而能够采取适当的措施排除问题，保证钢结构体系的稳定性，这对于当前我国建筑行业的安全迅速发展有十分重要的意义。从目前来看，超声探伤技术正朝着检测设备自动化，数据处理智能化、信息融合化的方向发展，具有十分广阔的发展前景。
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