中国学术杂志网

焊缝超声检测技术风险分析

 论文栏目:电焊技术论文     更新时间:2020/7/26 9:44:33   

摘要:超声检测是焊缝内在质量检测最常用的方法之一。该文从检测技术方面分析了检测机构开展焊缝超声波检测过程中面临的技术风险,指出了焊缝超声波检测常用检测标准执行过程中应注意的问题。该文根据相关检测标准并结合作者的工程实践经验,提出了控制焊缝超声波检测风险的措施,把检测过程中的技术风险控制在合理范围。

关键词:焊缝;超声检测;技术风险;质量检测;检测标准

钢结构是最常见的建筑结构形式之一,建筑领域已开展钢结构专项检测业务的检验检测机构亦数不胜数。焊缝连接是钢结构主要的连接形式,其质量通常采用A型脉冲反射式超声波探伤仪进行检测。采用超声波法检测焊缝内在质量具有效率高、成本低、适用性广、对环境和人员无危害等诸多优点,因而得到广泛的应用。实际检测过程中,采用超声波检测焊缝内在质量时,其缺欠检出率受检测人员技术水平和经验、探头类型和尺寸、表面耦合情况、缺欠的取向和位置、结构形式、检测时机、焊缝外观、非缺欠回波等诸多因素影响,检测机构开展焊缝超声检测不仅有漏判的风险,亦存在误判的可能。因此,建议检测机构开展焊缝超声波检测时,应严格执行相应标准的技术要求,并通过采取以下技术措施降低技术风险。

1设备配置与量值溯源

1.1设备的技术要求

不同标准对超声波探伤仪的技术指标要求不同,如GB/T11345—2013对设备温度稳定性有要求,而JG/T203—2007则无此项要求[1-2];GB/T11345—2013要求水平线性和垂直线性分别不大于±2%、±3%[1],而JG/T203—2007则要求水平线性和垂直线性分别不大于±1%、±5%[2]。检测前应检查设备性能是否满足执行标准的技术要求。

1.2设备配置应齐全

焊缝超声波检测主要设备是超声波探伤仪,探头和试块也是必不可少的设备之一,建议根据资质范围内标准的要求配齐所需试块和探头。同时,探头是耗材,购买时应注意保留相关记录和验收资料,以备评审时检查。此外,GB/T11345—2013对设备调校及检测时对温度亦有要求[1],建议配备固体表面接触式温度计。现场检测时,需根据设备显示信息,用直尺对缺欠进行定位,钢直尺亦必不可少。

1.3设备量值溯源应满足要求

量值溯源是保证设备测量准确性的主要手段之一,超声波探伤仪及试块使用前应经过检定,超声波探伤仪使用过程中每年还应检定。部分机构的超声波探伤仪未按规定进行检定,或首次检定后超检定周期使用,不仅设备准确性无法保证,用于现场检测亦增加误判的技术风险。为保证焊缝探伤仪的准确性,建议超声波探伤仪投入使用前及使用过程中按检定周期进行检定,检定的性能指标应涵盖资质标准中所有标准的要求。检定后应对检定结果进行确认。对比试块、标准试块投入使用前应进行检定,使用过程中建议按标准物质的要求进行管理,定期进行期间核查并注意防锈。

2检测前的准备工作

2.1制定检测工艺卡

工艺卡是对检测标准的进一步细化,不仅可以减少检测人员的随意性,对现场检测工作也具有较强的指导作用,特别是对于提高新持证人员检测工作质量,提高异形接头焊缝的缺欠检出率具有重要意义。工艺卡应根据接头类型、板厚、检测方法等分别编制,其内容要素可以参考NB/T47013.3—2015中的要求。

2.2检测前应掌握与检测相关和必要的技术信息

焊缝超声波检测有直探头检测、斜探头检测等多种不同的检测方法,同一种检测方法对不同类型缺欠的检出率不同。检测前了解清楚接头形式、焊接工艺、母材材质和厚度等基本情况,有助于分析易于产生的缺欠类型,根据缺欠类型有针对性地选择检测方法,可减小因检测方法选择不当引起的漏判风险。

2.3探头参数的选择

超声检测前应确定宜选用的探头规格参数,主要包括探头类型、探头频率、折射角(K值)、晶片尺寸(包括前沿尺寸)。实际工作中宜根据接头类型、板厚、坡口形式、焊缝尺寸、缺欠的性质和位置等选择适宜的参数,检测过程中应重点考虑声束能否覆盖整个检测区域,声束主轴线应与可能产生的主要缺欠垂直,保证焊缝各部分具有足够的检测灵敏度。

2.4设备调节和灵敏度设定

检测前采用标准试块调节设备,校正时基线、测试探头前沿尺寸、探头实际折射角。灵敏度的设定应采用验收规范要求的反射体调节,应注意灵敏度设定时环境温度。

2.5明确检测区域

检测区域指焊缝和焊缝两侧至少10mm宽母材或热影响区(取二者较大值,下同)的部分区域,T形接头焊缝检测区域应同时包含翼板和腹板的检测区域。

2.6保证耦合效果

耦合对保证焊缝超声波检测工作质量具有十分重要的作用,主要受母材清洁程度、平整度、耦合剂种类影响,管对接接头还受晶片尺寸、管径影响。检测时可通过始波高度和底波定性判断耦合效果是否良好。

2.7确定检测时机

碳素结构钢在焊缝冷却至环境温度后可进行检测,低合金高强度钢应在完成焊接后24h后进行检测。高合金钢的焊缝延迟裂纹倾向更大,检测时间应进一步延长。

3现场检测工作

3.1扫查次数

其他条件不变时,增加扫查次数可显著提高缺欠的检出率,降低漏检的风险。JG/T203—2007通常采用B级检测,用一种角度探头单面双侧扫查,母材厚度大于100mm时,需进行双面双侧检测,初始扫查时灵敏度应不低于评定线对应的灵敏度[2]。GB/T11345—2013中附录A.1~A.7给出了各类焊缝采用不同等级检测技术应扫查的次数,应注意不同板厚范围扫查次数略有区别,同时明确规定了单面扫查应选用两个角度探头,探头角度差值至少10°以上[1]。

3.2探头移动范围

探头移动范围直接决定了声束对检测区域的覆盖比例,移动范围不足会增加漏检的风险。检测前焊缝两侧打磨宽度必须略大于要求的移动范围,厚板及超厚焊缝检测时应特别注意二次波检测时探头后移的距离。

3.3扫查方式和速度

GB/T11345—2013中对扫查速度和方式的要求较少,执行GB/T11345—2013时亦可采用JG/T203—2007中的前后、左右、转角、环绕、斜平行、“W”形等扫查方式,并摆动10°~15°[2]。相邻两次扫查至少应重叠探头晶片宽度的10%以上。扫查速度不应大于150mm/s,现场检测时扫查速度难以量化,以检测人员自己能分辨缺欠波形为准,二次波探伤、厚板焊缝检测时探头移动速度应更慢。

3.4缺欠定位

目前各检测机构基本都采用数字式超声波探伤仪,调节完毕后缺欠位置信息都能直接显示,较为方便。应注意的是,采用二次波检测有错边的焊缝时,设备自动显示的缺欠深度不准确,存在较大的误判风险,这种情况下,建议检测人员根据探头参数计算缺欠位置。

3.5缺欠定量

GB/T11345—2013和JG/T203—2007中缺欠定量方法有较大差异,应注意区别。缺欠的定量包括回波幅度和缺欠指示长度的测量,JG/T203—2007以定量线为基准定量,记录缺欠与定量线的波幅差值,用6dB法或者端点波高法测量缺欠长度[2]。GB/T11345—2013要求记录缺欠相对于参考等级的幅度差值,采用固定回波幅度法测量缺欠长度,协议有要求时也可以采用6dB法测长[1]。

3.6缺欠定性

裂纹、未熔合等危害性缺陷是各验收标准均不允许存在的,如Q/CR9211—2015、JTG/TF50—2011中均规定,裂纹、未熔合、未焊透等危害性缺陷者应判为不合格[3-4]。采用超声波检测焊缝内在质量,各种类型缺欠的定性尚无标准,检测机构和检测人员存在较大的误判、漏判的风险。缺欠的定性需要检测人员具有较为丰富的经验,现场检测时可综合焊接工艺、坡口形式、缺欠位置、回波幅度、静态和动态波形、最大回波幅度包络线等对缺陷性质进行判定。有条件的项目,可跟踪缺陷的返修,在返修过程中观察缺陷的实际形态,结合检测时的波形,积累缺陷性质判定的经验。

3.7伪缺欠的判定

探头质量差、参数选择不当、焊缝错边、成形较差和咬边等诸多因素均会引起伪缺陷回波,既增加了误判的风险,同时伪缺陷回波可能覆盖缺陷回波,造成漏检。工作中可通过优选设备和探头,选择适宜的探伤灵敏度,尽量避免设备引起的伪缺陷波;检测前充分观察焊缝的外观质量,特别是对接焊缝的背面成形情况,对焊缝表面成形较差时应充分考虑端角反射、咬边等外观缺陷引起的伪缺陷回波,必要时采用不同角度的探头进行验证。

3.8缺欠记录

应严格按照规范要求的要素填写原始记录,仔细填写,认真核对,注意不同探头检测同一缺欠回波幅度不一致时,应以回波幅度较高的结果记录。建议现场检测时在原始记录上记录缺欠位置信息的同时,在焊缝旁边适宜的地方标注缺陷的深度、长度和位置,这样有助于返修。

3.9缺欠等级评定

JG/T203—2007中焊缝内部非危险性缺欠评级主要依据单个缺欠指示长度和回波幅度、缺欠累积指示长度,应注意相邻缺欠间距小于8mm时,以两个缺欠指示长度之和作为单个缺欠指示长度[2]。GB/T11345—2013配套的验收标准是GB/T29712—2013,评级基于单个缺欠指示长度和回波幅度、群显示和缺欠累计长度,采用不同检测技术时检测结果应满足规定验收等级的要求,详见GB/T29712—2013附录A。公路、铁路的钢结构验收时,常采用GB/T11345—2013作为检测标准,同时也根据其自身特点对不同质量等级焊缝内部允许存在的缺欠提出了具体要求,评级时应采用各自验收标准确定[3-4]。

3.10检测过程中仪器灵敏度的变化

超声波探伤仪的缺欠定位、定量精度受温度、磁场、探头磨损等诸多因素的影响,检测过程中应给予充分关注。检测过程中至少每4h或检测结束时校验灵敏度和时基线;每2h采用接触式温度计检测钢板温度,与调校时温度相差超过15℃时应停止检测,或重新调校设备。探头磨损过大,特别是磨斜的探头应及时更换。此外,超声波使用或存放应远离磁场环境,检测前应确保构件未施焊。

4返修缺欠的复检

缺陷返修后的复检应严格按照原焊缝检测的技术要求进行,并且检测范围宜较返修部分两端各延长5~10cm。

5结语

采用超声波检测焊缝内部质量,缺欠检出率受探头类型和尺寸、表面耦合情况、缺欠的取向和位置、结构形式、检测时机、焊缝外观和非缺欠回波等诸多因素影响。检测前充分了解受检对象的特征,选用适宜的设备,优化检测工艺;检测过程中严格按照检测标准的要求操作,采用正确的验收标准对检测结果进行评定,可将检测过程中的技术风险控制在合理范围。

参考文献:

[1]焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定:GB/T11345—2013[S].北京:中国标准出版社,2013.

[2]钢结构超声波探伤及质量分级法:JG/T203—2007[S].北京:中国标准出版社,2007.

[3]铁路钢桥制造规范:Q/CR9211—2015[S].北京:中国铁道出版社,2015.

[4]公路桥涵施工技术规范JTG/TF50—2011[S].北京:人民交通出版社,2011.

作者:何勇 向晓斌 宋开伟 单位:重庆市建筑科学研究院

学术网收录7500余种,种类遍及
时政、文学、生活、娱乐、教育、学术等
诸多门类等进行了详细的介绍。

电焊技术论文
@2008-2012 学术网
出版物经营许可证 音像制品经营许可证
主机备案:200812150017
值班电话
0825-6697555
0825-6698000

夜间值班
400-888-7501

投诉中心
13378216660
咨询电话
唐老师:13982502101
涂老师:18782589406
文老师:15882538696
孙老师:15982560046
何老师:15828985996
江老师:15228695391
易老师:15228695316
其它老师...
咨询QQ
89937509
89937310
89903980
89937302
89937305
89937307
89937308
业务
综合介绍
在线投稿
支付方式
常见问题
会员评价
官网授权
经营许可
关于我们
网站简介
版权声明
友情链接
人员招聘
联系我们