建筑钢结构焊缝超声波检测技术探讨

建筑钢结构焊缝超声波检测技术探讨

摘要 高层建筑钢结构是一种空间刚度体系，它由钢结构件按照一定的框架形式焊接，组装而成的。具有坚实耐用、可塑性强以及可拆卸回收再利用等，因此在民用建筑领域中被广泛使用和认可。本文以CBD高层钢结构写字楼工程为例，综述了高层民用建筑钢结构在制造和安装的过程中，对钢柱、钢梁、钢支撑的对接焊缝和角对接组合焊缝进行超声波探伤检测的工艺方法，其焊缝超声波探伤灵敏度调试方法以及缺陷的判定方法等，可供同类工程参考借鉴。

关键词 高层建筑；钢结构；焊缝

在钢结构应用时，对于钢结构加工焊接过程中出现的焊缝质量不可靠问题，先进的检测手段可以督促施工人员进行优质施工。在众多检测技术中，超声波探伤技术在钢结构焊缝内部缺陷检测中应用最广，文章将以此为例，探讨焊缝类型和超声波探伤实现方法。

1 工程案例

云南省昆明市西山区棕树营二号片区红庙村城中村重建改造项目-A区办公楼（云投商务大厦），

位于昆明市西山区棕树营事处鱼翅路社区地块的西北角处，北接人民西路，西临西园北路，南侧为现有的军安小区，东侧为拟建的回迁办公楼。云投集团总部（A1塔楼）与富滇银行总行（A2塔楼）采用双子塔建筑形式，两塔楼间用5层裙楼相连。建筑地上35层，地下3层。

本工程技术特点为：

（1）主体钢结构工程是由箱形钢柱、钢支撑和H型钢梁组成，板厚不小于40mm的柱、支撑材质采用抗层状撕裂性Z向钢板Q345C-15Z，板厚大于等于25mm的柱、支撑材质采用Q345C，其余柱、支撑及钢梁采用Q345B。钢板厚度由8mm至50mm有多种不同规格，最厚的钢梁钢板达到100mm。

（2）钢结构的柱、梁、支撑以及钢板剪力墙的对接焊缝一般采用埋弧自动焊，箱形柱和箱形支撑的壁板间的连接焊缝采用C02气体保护焊打底、埋弧自动焊盖面的焊接形式，日型钢支撑腹板与翼缘板的连接采用C02气体保护焊打底、埋弧自动焊盖面的焊接形式，箱形柱和支撑的内横隔板采用电渣焊，现场安装焊缝采用C02气体保护焊[1]。

2 超声波检测技术要点

2.1 焊缝的检测面

采用一次反射法检测时，由于焊缝的本身就是检测区的宽度，并且焊缝两侧各相当于母材厚度30%的区域，最小的一段为10mm，最大的一段为20mm因此探头的移动区要大于1.25P（P=2KT），如果采用直射法时，探头的移动区则应该大于0.75P。

2.2 仪器的校准和复核

①仪器校准。每隔6个月，就要对仪器的水平线性和垂直线性进行一次测定；②在进行检测之前，要对仪器和探头系统进行测定。③在检测过程中，对仪器和探头系统的复核工作，当校准后的探头、耦合剂以及仪器调节旋钮发生了无故改变时，以及当怀疑扫描量程或扫查灵敏度发生了变化时；还有连续工作4小时以上或者是工作全部完成之后，就应该及时对系统进行复核；

2.3 焊缝的距离-波幅曲线（DAC）的绘制

在绘制曲线时，要根据实际所用的探头和仪器在试块上实测的数据来进行，这类曲线族的组成部分，包括有评定线、定量线和判废线。

2.4 检测方法

①通过将直探头对准CBⅡ-2平底孔试块的φ5平底孔以及按照第一次回波调整到满刻度的50%来确定基准探伤灵敏度的方式，对直探头的灵敏度进行调整；②耦合方式采用直接接触法；③要保证探头的移动速度小于150mm/s以及每相邻两次探头的移动间隔至少要有探头宽度10%的重叠。④灵敏度补偿。

2.5 缺陷定量检测

所有的反射波幅达到或超过定量线缺陷的位置、最大反射波幅所在区域、缺陷当量SL±dB以及缺陷指示长度ΔL，这些都是需要进行测定的数据：①要密切关注那些超过评定线的信号是否具有裂纹等危害性缺陷特征，当对其产生一定的怀疑时，可以通过以下方式来进行判定，如将探头K值进行改变，或是增加探伤面、观察动态波型以及结合结构工艺特征等方式，当不能对波型进行准确判断的时候，就应该辅以其他检测方法，一同进行综合的判定；②最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，在它的指示长度比10mm小的情况下，就要按5mm来计；③如果两个相邻缺陷在同一直线上，如果它们的间距小于相对较小的缺陷长度（或根据标准小于8mm时），那么就要用两缺陷指示长度之和来表示单个缺陷的指示长度。

2.6 技术质量控制

现场安装施焊条件较差，焊接位置不好，角对接组合焊缝超声波探伤时要特别注意焊缝中未焊透和坡口未熔合缺陷。检测过程中，发现由于电渣焊较难掌握，本工程有部分箱形柱和支撑的内横隔板与壁板之间存在未熔合，以及腹板与翼缘板之间的角对接组合焊缝存在根部未焊透。

对于需要现场进行焊接的对接节点，均需要焊缝等级达到一级，这就要求对于对接板面进行细致的倒角和抛光处理，不可残留任何的氧化铁屑和切割疤痕。钢柱对接的部位要使用端头铣刀设备来满足对接平整度。

此类钢框架高层建筑，要针对现场焊接構件做好焊口登记工作，记清工作状况、焊接施工人员、做好防风保护，以最大的概率满足焊接质量。无损探伤人员根据这些记录，减少工作强度，有的放矢，针对不同的焊接类型和接口形状进行探伤工作。

总之，由于实施了建筑钢结构焊缝无损检测技术，得到了客观、公正、可靠的评价结果，使高层民用建筑钢结构对接焊缝和角接组合焊缝的内部质量得到了保障。钢结构焊缝存在内部质量问题造成的工程的潜在危机也得到了有效避免，使施工周期得到了极大的缩减。在保障高层民用建筑钢结构安全方面，起到了十分积极的作用。

参考文献

[1] 丁杰.建筑钢结构焊缝超声波检测能力验证计划与技术分析[J].无损检测，2011，（04）：61-63.