摘要：隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)因其高強(qiáng)度、輕質(zhì)、良好的塑性和韌性等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用。焊縫作為鋼結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)已成為確保結(jié)構(gòu)可靠性的關(guān)鍵步驟。本文首先概述了鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測(cè)的基本原理，并介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外關(guān)于焊縫無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的最新更新情況。隨后，詳細(xì)討論了幾種常見(jiàn)的焊縫缺陷修復(fù)方法，包括傳統(tǒng)焊接技術(shù)、激光焊接、電弧焊以及新型復(fù)合材料的應(yīng)用等。文章展望了未來(lái)鋼結(jié)構(gòu)焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與方法的發(fā)展趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)了智能化、自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)潛力，以及新材料和新工藝在提升焊縫質(zhì)量方面的重要作用。

一、鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測(cè)概述

鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測(cè)是一種常用的無(wú)損檢測(cè)方法。它主要用于檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)中焊縫是否存在氣泡、縮孔、夾渣、焊接裂縫、不同部件的熔合連接狀況等問(wèn)題，同時(shí)還能夠測(cè)定鑄件的厚度。

二、檢測(cè)原理

超聲波的頻率在20000MHz以上，具備很強(qiáng)的穿透能力。檢測(cè)設(shè)備產(chǎn)生超聲波，通過(guò)探頭發(fā)射出來(lái)，聲波會(huì)在被檢驗(yàn)部件中以一定的速率傳播。當(dāng)遇到諸如氣孔、夾渣等異面介質(zhì)的時(shí)候，超聲波就會(huì)有一部分被反射回來(lái)，通過(guò)接收器的處理，能夠在示波屏幕上呈現(xiàn)出缺陷的回波，進(jìn)而通過(guò)相關(guān)計(jì)算獲得缺陷的深度及大小。

三、檢測(cè)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

（一）焊縫無(wú)損檢測(cè)的檢驗(yàn)等級(jí)

根據(jù)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》GB11345 - 89規(guī)定，超聲波檢驗(yàn)等級(jí)分為A、B、C三個(gè)級(jí)別：

• A級(jí)檢驗(yàn)：采用一種角度的探頭在焊縫的單面單側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，只對(duì)允許掃查到的焊縫截面進(jìn)行探測(cè)。一般不要求作橫向缺陷的檢驗(yàn)。母材厚度〉50mm時(shí)，不得采用A級(jí)檢驗(yàn)。
• B級(jí)檢驗(yàn)：原則上采用一種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)整個(gè)焊縫截面進(jìn)行探測(cè)。母材厚度〉100mm時(shí)，采用雙面雙側(cè)檢驗(yàn)。受幾何條件的限制可在焊縫的雙面單側(cè)采用兩種角度探頭進(jìn)行探傷。條件允許時(shí)應(yīng)作橫向缺陷的檢驗(yàn)。同時(shí)要做兩個(gè)掃查方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗(yàn)。其他附加要求如下：
  • 對(duì)接焊縫余高要磨平，以便探頭在焊縫上作平行掃查；
  • 焊縫兩側(cè)斜探頭掃查經(jīng)過(guò)的母材部分要用直探頭作檢查；
  • 焊縫母材厚度≥100mm，窄間隙焊縫母材厚度≥40mm時(shí)，一般要增加串列式掃查。
• C級(jí)檢驗(yàn)：（搜索結(jié)果未提及具體C級(jí)檢驗(yàn)相關(guān)細(xì)則，暫不展開(kāi)）

（二）建筑結(jié)構(gòu)焊縫無(wú)損探傷檢驗(yàn)具體要求

• 設(shè)計(jì)要求全焊透的焊縫：
  • 一級(jí)焊縫：應(yīng)進(jìn)行100%的檢驗(yàn)，其合格等級(jí)應(yīng)為《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》GB11345 - 89中B級(jí)檢驗(yàn)的Ⅱ級(jí)及Ⅱ級(jí)以上；
  • 二級(jí)焊縫：應(yīng)進(jìn)行抽檢，抽檢比例20%，其合格等級(jí)應(yīng)為《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》GB11345 - 89中B級(jí)檢驗(yàn)的Ⅲ級(jí)及Ⅲ級(jí)以上；
  • 三級(jí)焊縫：全焊透的三級(jí)焊縫可不進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。
• 焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架焊縫：超聲探傷及缺陷分級(jí)應(yīng)符合《焊接球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》JG/T3034.1 - 1996的規(guī)定。
• 螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架焊縫：超聲探傷及缺陷分級(jí)應(yīng)符合《螺栓球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》JG/T3034.2 - 1996的規(guī)定。
• 圓管T、K、Y節(jié)點(diǎn)焊縫：超聲波探傷方法及缺陷分級(jí)應(yīng)符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81 - 2002的規(guī)定。

四、薄鋼板（8mm以下）焊縫超聲波檢測(cè)的特殊情況

（一）檢測(cè)難點(diǎn)

• 鋼板較薄，超聲波聲程短，受近場(chǎng)區(qū)影響，對(duì)缺陷波判斷，缺陷的定性、定量帶來(lái)困難。
• 焊縫較寬，導(dǎo)致超聲波入射點(diǎn)水平位置偏遠(yuǎn)，使一次直射波的掃查覆蓋面積減小，無(wú)法保證根部缺陷的檢出。
• 缺乏適用標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有規(guī)定指導(dǎo)的檢測(cè)方法，無(wú)法對(duì)被檢焊縫做出質(zhì)量評(píng)定。

（二）檢測(cè)方法

1. 探頭的選擇

• 依據(jù)近場(chǎng)區(qū)影響長(zhǎng)度公式，選擇頻率5MHz，晶片尺寸6mm×6mm的探頭，來(lái)降低近場(chǎng)區(qū)影響。
• 薄鋼板焊縫較寬，根據(jù)一次波掃查高度公式，優(yōu)先選用前沿距離5mm和K值等于3的探頭，這樣可以檢測(cè)到焊縫根部的2mm，整個(gè)板厚的三分之一，較為適宜。

2. 制作距離 - 波幅曲線

• 使用CSK - IIA - 1標(biāo)準(zhǔn)試塊來(lái)調(diào)節(jié)靈敏度，用深度5mm的①2通孔，將波高設(shè)置為屏幕刻度的80%，畫一條線作為一次波檢測(cè)判廢線，不設(shè)評(píng)定線與定量線，再用①2×40 - 4dB來(lái)做一條判廢線，用于二次波檢測(cè)。靈敏度補(bǔ)償根據(jù)焊縫打磨情況，做2 - 4dB補(bǔ)償量。

3. 耦合劑的選擇

• 在檢測(cè)環(huán)境允許的情況下盡量使用纖維類材料，如果溫度過(guò)低或過(guò)高，無(wú)法使用纖維類材料，應(yīng)避免油類耦合劑刷涂過(guò)厚，防止產(chǎn)生雜波干擾，這時(shí)可用手在探頭前方拍打油膜來(lái)看波幅反應(yīng)，來(lái)辨別雜波與缺陷波。

4. 掃查方式

• 條件允許的情況下，進(jìn)行雙面雙側(cè)的掃查，這樣可以把檢測(cè)的盲區(qū)縮小，提高缺陷的檢出率。
• 做10%重疊的鋸齒形掃查，用前后、左右、環(huán)繞、轉(zhuǎn)角的方式來(lái)查找缺陷。

五、焊縫缺陷的評(píng)定等級(jí)

超聲波檢驗(yàn)焊縫內(nèi)部缺陷的評(píng)定等級(jí)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)，其中Ⅰ級(jí)質(zhì)量最高，Ⅳ級(jí)質(zhì)量最低。根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)試塊上繪制的距離波幅曲線，對(duì)比焊縫中缺陷最高回波的位置、和缺陷性質(zhì)判斷焊縫等級(jí)。

• 對(duì)于最大反射波幅不超過(guò)距離波幅曲線中評(píng)定線的缺陷，均評(píng)定為Ⅰ級(jí)；
• 最大反射波幅超過(guò)評(píng)定線的缺陷檢驗(yàn)者判定為裂紋等危害性缺陷時(shí)，無(wú)論其波幅和尺寸如何，均評(píng)定為Ⅳ級(jí)；
• 反射波幅位于Ⅰ區(qū)的非裂紋性缺陷，均評(píng)定為Ⅰ級(jí)；
• 反射波幅位于Ⅲ區(qū)的缺陷，無(wú)論其指示長(zhǎng)度如何，均評(píng)定為Ⅳ級(jí)；
• 最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，跟具缺陷指示長(zhǎng)度。

六、焊縫檢測(cè)記數(shù)規(guī)則及合格評(píng)定

• 一級(jí)焊縫：探傷比例100%，即全數(shù)探傷。
• 二級(jí)焊縫：探傷比例20%，對(duì)于工廠制作焊縫，應(yīng)按每條焊縫長(zhǎng)度計(jì)算比例，且探傷長(zhǎng)度≥200mm，當(dāng)焊縫長(zhǎng)度≤200mm時(shí)，應(yīng)對(duì)整條焊縫進(jìn)行探傷；對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫，應(yīng)按同一類型、同一施焊條件的焊縫條數(shù)計(jì)算比例，探傷長(zhǎng)度應(yīng)≥200mm，并應(yīng)不少于1條焊縫。
• 三級(jí)焊縫：不要求進(jìn)行內(nèi)部缺陷的無(wú)損探傷。

鋼結(jié)構(gòu)焊縫檢測(cè)的最新技術(shù)

超聲波檢測(cè)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

焊縫無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)更新情況

鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷修復(fù)方法