建筑鋼結構焊縫常見缺陷及超聲波無損探傷檢測

隨著當代建筑技術日新月異的發(fā)展，建筑結構體系的種類不斷的朝輕質、高強的方向發(fā)展，鋼管混凝土結構、鋼結構在當代建筑中使用率越來越高。尤其是在廠房建設及設備安裝中更是大量使用鋼結構。而焊接作為鋼結構的主要連接方式之一，直接影響鋼結構的施工質量，因此加強鋼結構焊接質量的檢測至關重要。

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鋼結構焊縫常見缺陷及產(chǎn)生的原因

所謂焊縫，是將沒有連在一起的鋼結構通過加工連接到一起的時候產(chǎn)生的，以便使鋼結構更具有優(yōu)勢，同時也能增強其造型美觀、跨度大的特點，并實現(xiàn)其他材料不能實現(xiàn)的一些建筑任務。但由于焊縫是人為焊接形成的，因此會存在一些質量上的缺陷，最終對鋼結構工程的總體質量及安全情況產(chǎn)生一定影響。在鋼結構焊縫中，常見的缺陷有：

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（1）裂紋

裂紋，是鋼結構在焊接后或者焊接過程中，由于種種原因，在焊接材料與被焊材料熱影響區(qū)局部破裂的縫隙。比如焊縫中存在低熔點共晶體，導致鋼結構的焊縫存在了質量問題。裂紋又分為熱裂紋和冷裂紋兩種，這兩種裂紋對鋼結構的危害都比較大。

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（2）氣孔

氣孔是鋼結構在加工過程中金屬吸收了太多的氣體，或者在焊接的過程中產(chǎn)生了過多的氣體而形成的空穴。在對鋼結構進行高溫鍛造時，導致形成氣孔的因素比較多，譬如環(huán)境、技術、材料存在缺陷等都會導致氣孔的形成。通常氣孔會以橢圓形或球形的方式出現(xiàn)，外實中空。氣孔還有密集氣孔或單個氣孔。

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（3）夾渣

夾渣是焊縫中存在有熔渣或其他非金屬夾雜物，通常以條狀或點狀的方式出現(xiàn)。

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出現(xiàn)夾渣的原因有：坡口不干凈、層間清渣不凈、焊接電流過小導致鋼材料未徹底焊成，焊接速度過快產(chǎn)生化學反應導致生成雜質、熔池冷卻過快形成雜質且來不及浮起等。夾渣分為點狀夾渣和條狀夾渣，這些夾渣的出現(xiàn)會影響鋼結構的物理性能。

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（4）未熔合、未焊透

未熔合是指在焊接兩層金屬時，兩層金屬沒有融合在一起。如果焊接材料表面沒有處理好，出現(xiàn)了雜質；或者焊接電流過小，溫度沒有達到要求；焊接速度太快，焊接材料和被焊接材料沒有焊接在一起，這些都會導致未熔合現(xiàn)象的產(chǎn)生，未熔合現(xiàn)象的存在會導致鋼材料的參數(shù)達不到設計的要求。

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未焊透與未熔合的因素相同，只是在焊接時，焊接材料和被焊材料沒有徹底焊接在一起，呈現(xiàn)存在連接，但施工質量卻未達到設計的要求的情況。

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在焊接過程中，表面缺陷是非常容易被發(fā)現(xiàn)的，但是這些不規(guī)則的夾渣、未熔合、未焊透等內部缺陷，都不容易被發(fā)覺，這些都屬于比較嚴重的缺陷，會對焊縫整體的強度造成不良影響，降低其性能。因此需要選擇合適的技術來進行檢測。

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鋼結構焊縫無損檢測及內部缺陷識別

采用無損探傷的手段對焊縫進行質量檢驗是確保鋼結構工程質量的重要環(huán)節(jié)。鋼結構無損探傷包括超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測等五種檢測方法。其中超聲波探傷以其設備輕便、操作方便、檢測速度快等優(yōu)點在鋼結構焊縫探傷檢測中應用最為廣泛。

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（1）超聲波探傷檢測原理

超聲波探傷檢測是借助探頭發(fā)射超聲波，在檢驗材料中進行快速傳播，一旦所檢測的材料中有夾渣、氣孔或裂紋現(xiàn)象，部分超聲波會被反射，由超聲波接收器進行接收，顯示在屏幕上，通過對回波的分析和計算，可以明確檢測材料的具體情況。

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（2）鋼結構缺陷內部識別

a、在利用超聲探傷檢測技術對裂紋進行檢測時，裂紋回波高度很高，波幅也非常寬泛，對探頭進行平行性的移動，會呈現(xiàn)出連續(xù)性的反射波，波幅也會隨之發(fā)生改變，在對探頭進行轉動的過程中，波峰會隨之向上或向下錯動。

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b、使用超聲波檢測氣孔時，單個氣孔所生成的回波高度很小，并且波形具有穩(wěn)定性的特點，從不同的方向展開探傷檢測可以發(fā)現(xiàn)，雖然反射波高度處于相同狀態(tài)，但是只有稍微移動就會出現(xiàn)探頭消失的現(xiàn)象。在氣孔密集的地方，會形成一簇反射波，波高會因為氣孔的大小不同而發(fā)生變化，在探頭進行定點移動的時候，會呈現(xiàn)處此起彼落的狀態(tài)。

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c、點狀夾渣生成的回波信號和點狀氣孔的回波信號較為相似，條狀夾渣所生成的回波信號大多數(shù)都會呈現(xiàn)出鋸齒的狀態(tài)，反射率和波幅較低，波形經(jīng)常會呈現(xiàn)樹枝狀態(tài)，主峰部分帶有小峰，在移動探頭的時候，波幅會出現(xiàn)變化，從不同的方向展開檢測，反射波幅也存在一定差異。

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d、在對未焊透缺陷進行超聲探傷檢測時，探頭平移的工程中，波形非常穩(wěn)定，在對兩測區(qū)域進行探傷期間，會獲得基本相同的反射波幅。

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e、檢測未熔合缺陷時，探頭平移的過程中，波形同樣會呈現(xiàn)出穩(wěn)定性的特點，但兩側區(qū)的波幅存在差異，甚至有時候只能在一側探測的時候或得反射波幅。

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鋼結構焊縫質量等級及檢測要求

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根據(jù)鋼結構的承載情況不同，現(xiàn)行國家標準將鋼結構焊縫分為三個等級，即一級焊縫、二級焊縫、三級焊縫。一級焊縫質量要求最高，三級最低，各個等級的焊縫檢測要求都不一樣。

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按目前實施的GB 50205-2020《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》的要求，全焊透的一級焊縫的探傷比例為100%，評定等級為標準GB/T 11345-2013中的II級；二級焊縫的額檢驗為抽樣檢驗，檢測比例為20%，評定等級為標準GB/T 11345-2013中的III級。

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需要注意的是二級焊縫探傷分為工廠制作焊縫和現(xiàn)場安裝焊縫兩種類型，他們的探傷比例計數(shù)方法是不一樣的。鋼結構構件在工廠制作的過程中，一般焊縫長度都比較長，為有利于保證每條焊縫的質量，對于工廠制作的焊縫按每條焊縫長度的20%的比例進行探傷，且探傷長度≥200mm，當焊縫長度≤200mm時，應對整條焊縫進行探傷；而鋼結構現(xiàn)場安裝焊縫一般都不長，按同一類型、同一施焊條件的焊縫條數(shù)計算比例，探傷長度應≥200mm，并不應少于1條焊縫。

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在標準GB/T ?11345-2013《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》中，把焊縫超聲波檢驗等級為A、B、C三個等級。

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鋼結構焊縫質量的超聲波探傷檢驗等級應根據(jù)工件的材質、結構、焊接方法、受力狀態(tài)選擇，當結構設計和施工上無特別規(guī)定時，鋼結構焊縫質量的超聲波探傷檢驗等級應選用B級。B級檢驗原則上采用一種角度探頭在焊縫的單面雙側進行檢驗，對整個焊縫截面進行探測。母材厚度＞100mm時，采用雙面雙側檢驗。受幾何條件的限制可在焊縫的雙面單側采用兩種角度探頭進行探傷，條件允許時應作橫向缺陷的檢驗。

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結語

總而言之，隨著現(xiàn)代建筑工程項目的不斷發(fā)展，先進的科學技術運用給檢測建筑材料的質量提供了相應的保障。如今，對于建筑工程中經(jīng)常使用到的鋼結構而言，焊接是鋼結構工程中應用最多的連接方式，焊接質量是驗收的重要環(huán)節(jié)，所以在對其焊縫質量進行檢測時會普遍用到無損檢測中的超聲波探傷技術。超聲波探傷的使用可及時、快速的發(fā)現(xiàn)存在于鋼結構焊縫中的缺陷，能夠第一時間采取措施，從而增強建筑工程中鋼結構的穩(wěn)定性。

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但超聲波探傷作為鋼結構焊縫質量控制的主要手段，除要求探傷檢測人員掌握超聲波探傷專業(yè)方面的理論知識外，還必須了解焊接工藝、現(xiàn)場焊接環(huán)境和其結構情況等，同時，超聲探傷人員的實際探傷經(jīng)驗也是非常重要的因素。因此，探傷人員應不斷探索，積累經(jīng)驗，才能對可能產(chǎn)生的焊接缺陷作出正確的判斷，保證探傷結果正確可靠，以達到焊縫檢測的目的，保證工程質量。