钢结构无损检测中超声波探伤技术的应用

钢结构无损检测中超声波探伤技术的应用
摘要: 超声探伤技术属于无损检测技术的一种，其主要目的是在不损害被检测物
体的情况下对物体进行检测，看其内部结构是否存在缺陷，并检测出缺陷的大小、位置、特征和数量。

超声探伤技术的原理是利用声波在材料中的传播和反射来进
行物体的检测。

超声探伤技术在钢结构中的应用，具有较高的准确度，大大减少
了无损检测所花费的时间。

本文对超声探伤技术基本原理做出了探讨，并对其具
体应用和方法做出了分析。

关键词：钢结构无损检测超声波探伤技术
1关于超声波探伤技术
超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。

1.脉冲
反射发：超声波探头发射脉冲波到被检试件中内，根据反射波的情况来检测试件
缺陷的方法，称为脉冲反射法。

脉冲发射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次
底波法。

2.穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情
况的一种方法。

3.共振法是依据试件的共振特性，来判断缺陷情况和工件厚度变
化情况的方法称为共振法。

我们通常采用的方法是脉冲反射发。

2 关于焊接中的常见问题
对于钢结构工件，在加工的过程中经常会遇到由于外形的尺寸大、形状多种
多样，焊接时存在位置不对称和焊缝较多的现象，因此在实际的工件加工过程中，常出现多种焊接问题，影响产品的质量，常见的焊接问题有裂纹，气孔，未焊透，未熔合等问题。

实际工程中钢结构工件实例在焊接过程中出现的问题，主要有以
下几个方面，下面进行深入分析。

2.1裂纹的产生
裂纹是指在焊接过程中或焊接后，在焊缝或母材的热影响区局部破裂的缝隙。

按裂纹成因分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹等。

热裂纹是由于焊接工艺不当在施
焊时产生的，冷裂纹是由于焊接应力过高，焊条焊剂中含氢量过高或焊件刚性差
异过大造成。

常在焊件冷却到一定温度后才产生，因此又称延迟裂纹。

再热裂纹
一般是焊件在焊后再次加热（消除应力热处理或者其他加热过程）而产生的裂纹。

按裂纹的分布分为焊缝区裂纹和热影响区裂纹。

按裂纹的取向分为纵向裂纹和横
向裂纹。

2.2气孔的产生
气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收了过量的气体或者冶金反应产生的
的气体，在冷却凝固之前来不及逸出在残留在焊缝金属内所形成的空穴。

产生气
孔的主要原因焊条或者焊剂在焊前未烘干，焊件表面污物清理不净等，气孔大多
呈球形或椭圆形。

气孔分为单个气孔、链状气孔和密集气孔。

在焊接过程中，存
在气孔是一个非常常见的焊接缺陷。

气孔缺陷在一般非压力容器构件不认为是一
个很关键的缺陷，因此，这种缺陷经常被人们忽视，但是实际上气孔会直接导致
焊接接头的机械性能下降，一旦应力集中，就会减少焊缝有效工作截面，使得接
头的机械强度降低，有甚者还会导致工件的脆弱性破坏，使得产品的整体性能下降。

要是出现穿透性或连续性气孔，还会导致焊件的密封性严重降低。

但是，在
实际的钢制结构的焊接中，要想保证焊接过程在几米或十几米乃至更长的焊缝上
仍然不出现气孔，难度是非常大的。

在现在的技术水平和条件下，一般是通过应
用采性气体，来实现对焊缝的保护，同时在焊接过程中，要使得焊接过程一次焊透，或采用带背面止口的接头形式，这样做能够有效防止气孔的产生。

2.3未焊透和未熔合的产生
未焊透指焊接接头部分金属未完全熔透的现象，产生未焊透的主要原因是焊
接电流过小，运条速度太快或者焊接规范不当（如坡口角度过小，根部间隙过小
或钝边过大等）。

为焊透分为根部未焊透和层间未焊透等。

未熔合是指填充金属
与母材之间没有熔合在一起或着填充金属层之间没有熔合在一起。

产生未熔合的
主要原因是坡口不干净，运条速度太快，焊接电流过小，焊条角度不当等，未熔
合分为坡口未熔合和层间未熔合。

这两种情况会给焊接的工件造成极大的影响，
导致工件出现严重的缺陷，甚至出现焊缝的间断、突变的现象发生，一旦焊缝强
度增大，会直接导致裂纹现象的发生。

因此，在焊接过程中，要高度重视未焊透、未熔合的情况。

一旦在焊接过程中，在焊接表面会形成大量的氧化膜及污垢流入
到了熔渣，会导致边缘不熔合的现象发生。

为了防止这种情况的出现，在焊接过
程中要合理的选择坡口尺寸，并且调整好焊接电流和速度，要对焊接表面形成大
量的氧化膜及污垢做好及时的清理，保证彻底焊透封底焊清根，同时注意坡口两
侧的熔合情况。

2.4夹渣的产生
夹渣是指焊后残留在焊缝金属内的熔渣或者非金属夹杂物。

产生夹渣的主要
原因是焊接电流过小，速度过快，清理不干净，导致熔渣或金属夹杂物来不及浮
起而形成的。

夹渣分为点状和条状。

焊缝中的气孔、夹渣是立体缺陷。

危害性小。

而裂纹、未熔合是平面型缺陷，危害性大。

在焊缝探伤中，由于加强高的影响及焊缝中裂纹、为焊透、未熔合等
危害性大的缺陷往往与探测面垂直或成一定的角度，因此一般采用横波探伤，且
要选择合适的探头、耦合剂频率等，选择的重中之重是探头K值的选择，必须应
该从以下几个方面考虑：
（1）使声束能扫查到整个焊缝截面。

（2）使声束中心线尽量与主要危害性缺陷垂直。

（3）保证有足够的探伤灵敏度。

一般的焊缝都能满足使声束扫查整个焊缝截面，只有当焊缝宽度较大，K值
选择不当时才会出现扫查不到的情况，一般探头的K值可根据工件的厚度来选择，薄工件采用大K值，以避免近场区探伤，提高定量定位精度。

厚工件采用小K值，以便缩短声程，减少衰减，提高探伤灵敏度，同时还可以减少打磨宽度。

3超声波无损检测的主要应用及方法
3.1超声波无损检测的主要应用
根据前文中提到的钢结构无损检测的重要性，所以说超声波探伤技术的应用
对于钢结构无损检测是一种质的飞跃，超声波是指频率高于20000Hz的机械波，
它能够对钢结构的内部进行检测，但同时它又不会因为外部环境的干扰而影响检
测的准确性。

超声波技术的应用很便利，成本低廉的工作操作简单，没有什么危
险性，是一种十分优良的检测工具，同时受到外部环境干扰小，性能稳定。

目前
超声波无损检测，应用范围十分广泛，他对于钢结构的检测极为重要，
3.2超声波无损检测的主要方法
超声波无损检测技术的检测方法按照具体的分类可以分为很多种，从检测的
原理进行分析，超声波无损检测技术应用的主要方法是穿透法、脉冲反射法、共
振法，按照检测探头来分类，检测的主要方法有单探头法、双探头法、多探头法，按照检测试件的耦合类型来分类，检测的主要方法有液浸法、直接接触法。

这些
具体的方法可以满足很多情况下的检测工作，并且提高了检测结果的准确性，完
善了超声波无损检测技术的检测要求，所以技术人员要根据具体的检测环境和试
件的类型来选择正确的检测方法，通过方法的应用要提高检测工作的效率，降低
缺陷出现的可能。

随着我国现代化科学技术的不断发展，人们对检测技术的应用
也提出了更高的要求，检测工作的检测范围也越来越广，同时要求在对试件检测
的过程中，不可以损坏试件的质量和性能，同时还要保准检测结果的准确性，所
以技术人员要严格的按照检测标准，完成检测的工作，要对检测的方法进行改善，使其可以满足时代发展的要求。

结语
在本文中，笔者首先对超声波探伤技术做了相关的介绍，随后分析了焊接中
的常见问题，包括裂纹现象的发生、气孔的产生以及未焊透与未熔合，最后对超
声波探伤技术在钢材料焊接中的应用和方法做了深入的分析，希望本文的内容对
于超声波探伤技术在钢材料焊接中的应用相关工作的展开有所帮助。

参考文献
???[1]刘生虎.超声波探伤技术在建筑钢结构焊缝检测中的应用[J].住宅与房地产，2018（16）：197.
[2]唐国忠.超声波无损检测探伤检测钢结构焊接质量分析田（J）.机械工程师，2013（07）:234-235.
?[3]超声波探伤，中国锅炉压力容器安全杂志社
[2]唐国忠[2] [2]唐国忠．超声波无损探伤检测钢结构焊接质量分析田［J］．机械
工程师，［2］唐国忠．超声波无损探伤检测钢结构焊接质量分析田［J］．机械
工程师，2013（07）：234－235．[2]段师剑,何华,杨玲,等.建筑钢结构中铸钢节点
焊缝超声波检测探讨[J].机械,2014,41(S1):132-135. [2]段师剑,何华,杨玲,等.建筑钢
结构中铸钢节点焊缝超声波检测探讨[J].机械,2014,41(S1):132-135. [2]段师剑,何华,
杨玲,等.建筑钢结构中铸钢节点焊缝超声波检测探讨[J].机械,2014,41(S1):132-135.
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