钢结构无损检测中的超声探伤技术探析

钢结构无损检测中的超声探伤技术探析
摘要：超声波对钢结构进行检测时，利用超声的能量进入金属材料内部，从其
中一面进入到另一面，界面的边缘会有反射，根据反射的情况来判断结构内部的
缺陷。

本文首先对超声波探伤技术做了概述，接着分析了两型超声波技术在钢结
构中的探伤案例。

关键词：超声波；钢结构；探伤
0.引言
随着建筑技术的不断发展，对建筑材料和结构的要求也越来越高，要求建筑
物质量轻、可靠性好，因此越来越多的钢结构被运用在建设工程当中，且具有结
构复杂、规模大等显著特征，在建筑物的钢结构施工中，要经常使用到焊接工艺
方法，如果其中有缺陷产生就会对质量产生很大的影响。

当前，多采用无损检测
的方法来检测钢结构中的缺陷，而其中的超声波检测由于检测灵敏度高，可以很
好地检测内部缺陷，被广泛运用，本文主要分析超声波检测探伤技术。

1.超声波探伤技术概述
1.1超声波检测技术原理分析
超声探伤技术运用在钢结构检测中时，主要采用超声检测仪，利用超声波特
有的透射性能和反射性能，发射到被测件中，通过接收波纹信号，判断其中是否
存在缺陷。

当被测件内存在缺陷，超声波就会形成反射，接收仪器会对相应的信
号进行分析，在经过超声波检测仪器内部的转换，就可以把波纹信号通过脉冲图
像显现出，根据超声波的脉冲信号，可以区分出波纹信号和缺陷信号，在通过标
准试块来确定缺陷的位置和形状大小等具体参数。

当前，采用此方法进行检测时，一般采用的仪器为数字式超声波探伤仪，可以同步实现数据的收集、计算并进行
判别记录。

数字式的超声波探测仪操作简单，可以迅速得出结果，还能在高空检
测钢结构中的质量缺陷所在。

通常该仪器有探头、标准试块和数据分析几个主要
组成部分。

1.2检测要求
采用超声波技术对钢结构进行检测时，首先要求检测人员的专业素质必须过硬，具有相应的资格证书，不仅要对仪器的使用十分熟练，还应有探伤的工作经验，此外还应有一定的焊接知识基础。

检测前，要针对钢结构的具体形状、焊接
部位，比较容易产生缺陷的地方进行预测，选择适当的检测面，接着要选取合适
的探头，根据被测件的实际厚度设置相应的频率和K值，对于穿透力较差的被测件，如果设置的频率数值过高，超声波检测仪不易形成波纹，探伤效率不高，探
头的灵敏度也不能保证。

一般说来，较大较厚的钢结构中的焊缝进行探伤时，探
头频率可选择2-5MHZ，K值可为2.0或K2.5；薄壁的结构件和网状的杆件等，可
以选择较大的5MHZ的探头，K值可为3.0；探头角度的设置则要根据被测件的具体形状、材料厚度、焊缝坡口形状和缺陷的大概类型来确定；此外，使用的耦合
剂必须具有良好的流动性能和透声性能，不能对钢结构和探伤人员有损伤，且便
于清理，一般推荐使用浆糊。

2.超声波技术在钢结构中的探伤案例
2.1T型焊缝的探伤
钢结构件的T型焊缝，一般具有的缺陷为夹渣、气孔、没有合成的裂纹、本
身的纵向和横向裂纹，使用超声波检测都很好测出，当然，也会由于检测角度的
问题，一些焊缝根部的缺陷不能测出。

T型焊接接头的坡口形式有双单边和单边
V型两种，如果是埋弧自动焊技术，那么厚度在14mm下的焊接接头，也会不存
在坡口。

检测时分几个步骤进行。

检验T型焊缝时，首先要选择K值较大、且将探头频率设置成高数值，将其
角度倾斜，在结构件腹板断面进行两次预检测；再将角度拉直，对结构件的翼板
外侧焊缝部位进行一次预检测，第二次则对其内侧设置倾斜角度用K1探头检测。

其次，要对T型焊缝中的渣滓、气孔、为焊接好的缝隙或裂纹等进行检测，
标记好探测的方位后，调节好探头的频率，设置相应的波幅后即可检测，根据测
出的波纹与底波进行对照，分析焊缝的轮廓回波，从而分析缺陷情况，如果被测
件的厚度较薄，可以选择双晶直探头，频率为2.5MHZ。

第三，针对焊缝中的横向和纵向的缺陷，要先做好定位，直接进行检测，尽
量避免焊缝的轮廓反射的波纹对缺陷反射波纹的影响。

此外，针对T型焊缝坡口部位没有熔合的缝隙的检测，由于其接头形式比较
特别，无法采用某一种检测方法，需要综合其他检测方法作出判断，其中参考因
素包括原材料、焊接坡口尺寸、焊接方法、缺陷的类别等等，才能确定相应的检
测面和探头。

接着，针对结构件的翼板外侧进行检测时，探头应垂直于焊缝，此时即便焊
接角的部位反射波非常地强烈，但不能判别内部必然存在缺陷，因为翼板外侧的
缺陷波纹，一般会在角部的波纹出现之前。

最后，采用直探头进行检测时，要主义区别分层状撕裂、未焊透的波纹与底
波的区别。

应当注意的是，层状撕裂缺陷在钢结构较少出现，当T型焊缝很厚时
才会产生，且其波纹比较剧烈，会使得探头也随之移动，在钢结构当中，一般说
来低碳和低合金钢也不易产生撕裂，因为其良好的焊接性能，这些都可作为焊接
缺陷判断依据。

2.2对接焊缝缺陷的超声波检测
采用超声波检测钢结构对接焊缝的缺陷时，检测人员首先应明确被测件的材料、结构形状、厚度大小、焊接方式、坡口尺寸大小、焊缝的形状等等参数，接
着将检测仪中的DAC曲线调节好，将探头灵敏度提高4-6db，评定线的高度要高
于20%，探头走向与焊缝平行、斜平行、锯齿形，分别进行检测，注意显示的波
纹信号。

如果有超过平定线的波纹，要在焊缝上做好标记，其中，采用锯齿形的
走向可以很容易检测焊缝中纵向缺陷。

在焊缝熔合区，由于热能的影响，很容易
有横向的缺陷，此时，平行和斜平行的检测方法就适用其中。

如果焊缝被磨平，
则采取探头与焊缝平行的检测方式；如果焊缝还有余料，没有磨平，则要采取斜
平行的检测方式，此时探头的轴线与焊缝成10-20度的夹角。

三种走向的检测方法，都要将检测速度控制在150mm/s之下，此外，应保证探头前后两次移动之间的间隔，有10%距离重合，从而保证缺陷检测的完整性。

在进行完初探后，也要对对接焊接进行精探，此次检测速度要放更慢。

精探前，检测人员要认真分析初探时的曲波，找到其中缺陷部位的最高回波，并记下
位置和指示长度。

一般说来，精探时，首先根据初探得出的回波数值，确定缺陷
的部位并做好标识，此时采用较高灵敏度的探头进行检测相应区域，精探得出的
回波与DAC曲线对照，记录下在评定线Ⅰ区以下的波纹，注意其中的缺陷问题，
是否存在裂纹等，如果对此区域的检测结果不确定，就得重新调整探头的角度，
参照钢结构原有工艺，扩大探伤面积并仔细观察回波的图形状态，保证判定结果
正确性，此外，针对曲线上第Ⅱ、Ⅲ区域的部位，根据波纹可以找到缺陷具体位
置所在，波纹的水平位置如果在检测区域之外的，就不是真的缺陷，如果在区域
内，就要接着针对垂直位置的波纹，来判断缺陷的具体深度和距离数值。

此时缺
陷的情况已经得到掌握，如果需要更加精确的探测，可以根据峰值数据，采用端
点检测的方法继续查找，保证检测的完备和准确。

3.结语
总而言之，超声波技术作为无损检测技术中最常见的技术，在检测建筑各种
钢结构焊缝内部的缺陷时，起到了很大的作用，检测人员应不局限于一种检测手段，综合运用，使其有效运用于钢结构缺陷检测中，并能有效分析检测结果，以
便于必要时进行返修，从而保证钢结构的质量和使用，保证整个建筑结构的质量。

参考文献：
[1]邹冰.建筑钢结构无损检测的质量控制[J].江西建材,2011(12).
[2]蒋舟.超声波探伤在建筑钢结构焊缝检测中的应用[J].中华民居,2011(09).
[3]沈小治.超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用[J].建材发展导向,2010.。