钢网架无损检测

钢网架结构无损探伤

王贵友　吴惠锐　严　肃

(江苏射阳县天时探伤机制造厂　射阳224300)

李程斌　张境翡

(盐城市大鹏交通电力有限公司　射阳224300)

摘　要　结合检测实践,对钢网架焊缝超声、磁粉探伤技术应用中的若干问题进行了探讨。

关键词　焊缝　磁粉探伤　超声检测　钢结构

1　前言

钢网架是承受拉力的钢梁用螺栓球和钢管杆件

和螺栓等组合高次超静定结构,它广泛应用于工业厂房、公路设施、体育场馆建筑。钢管与封板、锥头组对焊、杆件的焊缝质量是保证工程质量的关键,它关系到钢网架的整体安全性,对其进行无损检测尤为必要。

由于高速公路收费站大棚钢网架结构所处环境不一,有的处于常年积雪,有的处于风向风级不定的风口,这使它既承受拉力或压力,又受到弯曲作用力,焊接的杆件都有彼此分离的趋势,焊缝结构复杂、

厚度变化大、规律性差。从杆件焊缝,网架支座球焊缝接头形式、材质以及焊接情况分析,对钢网架结构危害性最大且致命缺陷是超标,根部未焊透和裂纹等线性缺陷。它不便于用射线照相法进行检测,盐城市大鹏交通电力有限公司根据其本身结构的特点选用了超声检测技术和磁粉探伤技术在现场进行焊缝检测,效果较好。

2　磁粉探伤

2.1　检测原理

检测原理如图1所示。铁磁性材料被磁化后,由于有不连续性的存在而导致磁力线的局部畸变。当不连续性位于钢网架焊缝的表面和近表面(表面下12mm以内)时,其磁力线局部畸变会造成磁力线泄漏,使其表面形成在合适光照下目视可见的磁痕,显示出不连续性的位置、形状和大小。这里所指的“不连续性”实质就是焊缝上的缺陷。

图1　磁粉检验原理图

2.2　电磁轭探伤机理及其应用

磁轭法是借助永久磁铁或电磁铁将磁场导入制件的磁粉探伤的磁化方法,电磁轭通常由C字形或门字形的实体或叠层的软磁性材料周围绕以电流线圈形成。它携带方便、适应性强,可用于铁磁性工件表面和近表面探伤,对大件或特大件的局部探伤,尤以钢网架焊缝的检测更显出其独特的优点,因而受到人们的重视,得到越来越广泛的应用。

2.2.2　磁轭法磁化规范

采用磁轭法技术探伤钢网架焊缝裂纹时,可先采用标准试片检查磁轭探伤仪的磁场强度是否符合要求,可贴相应灵敏度A型2号标准试片,其显示清晰,也可用毫特斯拉计测量,其正切磁场应至少为2.4kA m。

磁轭应最长6个月校检一次静负荷,两极间距

83 无损探伤　(双月刊) 2002年第2期

离为50～100mm 的交流磁轭应有不小于45N 的提升力,而两极靴间距离为50～100mm 的直流磁轭应有不小于135N 的提升力。2.2.3

　磁粉探伤磁痕形成

图2　磁力线分布

如图2所示,给磁化线圈通以电流I 后,获得磁感应强度B 加于工件,使工件磁化。在工件表面或近表面产生有效感应强度B ′。由于工件中存在缺陷,将迫使磁力线的分布发生变化,其中一部分穿出工件表面而形成泄漏磁场B s ,此时,撒在工件表面上的磁粉将受到B s 的作用力F s 。若I 是脉冲式的,将导致B ,B ′、F s 均为脉冲式,当对磁粉的吸力F s 大于磁粉所受的磨擦力f 时,磁粉将向缺陷处移动。当大的磁粉颗粒照此移到缺陷处后,缺陷处就会形成明显的磁粉堆积,从而显示缺陷。常用的磁轭探伤仪为CYE —2.2A 、CXX —3B 等。2.3　其他磁粉探伤设备的应用

交通工程建设中还广泛应用CY 500、CY 1000、CY 2000、CYD 3000磁粉探伤仪,其磁化方式为支杆式触头法磁化,从而检测局部缺陷,它是用支杆触头接触工件表面磁化,在接近两触头部位形成磁场,可发现与两触头连线平行方向的不连续性缺陷,触头法磁化的磁场强度与所采用的磁化电流成正比,并随触头间距和被检工件的截面厚度的改变而变化,其磁化规范为:

板厚∆<19mm I =1.35L ′～4.5L ′板厚∆≥19mm I =4.0L ′～5.0L ′式中　I —为磁化电流,A

L ′—为两触头间距,mm

3　超声波探伤

由于钢网架结构焊缝复杂性和超声波探伤方法本身的局限性,使检测存在诸多困难,运用常规检测工艺往往难以得到令人满意的结果,而有关技术规范又规定采用这种检测方法,我们借助于一些特殊的手段和在实践中对网架节点球焊缝结构的特殊性

及其它对超声波检测的影响等进行反复试验和研究,有针对性地制定了一套简捷、实用的工艺方法,取得了较好的效果。

3.1　检测工艺和参数选择

从节点球焊缝接头形式、材质以及焊接情况分析,对钢网架结构危害性最大且致命的缺陷是超标根部未焊透和裂纹等线性缺陷。3.1.1　超声波检测的特殊困难3.1.1.1　存在“一次波盲区”

由于节点球焊缝的结构特点,检测只能从杆件

一侧进行。然而不论选择何种折射角的探头,用一次

波探伤都存在不能检测的范围,类似于T 、K 、Y 管节点都常出现“一次波盲区”。3.1.1.2　曲率影响

螺栓球网架结构中的杆件均为小口径薄壁钢管,尺寸一般在 8～ 160mm 间,可见其表面曲率非常大,从而造成探头与工件的接触面积大为缩小,耦合条件差,声能损失严重,使回波信号大大降低,灵敏度补偿值的确定和调整带来一定困难,对于缺陷的定位和测长影响较大,用经验公式算出的指示长度也超出其真实值。

3.1.1.3　伪缺陷信号难以识别

壁厚偏差、间隙量偏差、不圆度、坡口角度偏差以及根部反射等都可能引起伪缺陷信号显示,常导致误判和漏检。3.1.2　采取的对策

3.1.2.1　探头晶片尺寸的控制

根据上述的特殊困难,对探头的综合要求是尺寸小、前沿短、杂波少、指向性好、能量集中、力求排除近场干扰影响,采用常州湖塘超声波换能器研究所研制的小管径单晶斜探头,其晶片尺寸为6mm ×6mm 、外形尺寸11mm ×19mm 前沿距离5mm 左右。

3.1.2.2　探头焊接及K 值的选择

频率对探测有较大的影响,针对基于频率高、灵敏度和分辨力高、指向性好的理论和球管焊缝的特点,探头频率选用5M H z 。为了更有效地检测,探头K 值的选择着重从三方面考虑:(1)使声速扫查到整

个焊缝截面。

(2)使声速中心线尽量与危险性缺陷的反射面垂直。(3)保证有足够的灵敏度。

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