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钢结构超声波探伤缺陷原因分析

时间:2020-09-07 浏览次数:178

建筑物中钢结构的应用越来越普遍,这些钢结构建筑物中,钢构件之间连接多采用焊接。钢结构的焊接质量十分重要,而超声波探伤是检验钢结构焊接质量的一个重要方法。

超声波探伤的依据

接到探伤任务后,首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。超声波探伤用于全熔透焊缝,其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计算,并且不小于200mm。对于局部探伤的焊缝如果发现有不允许的缺陷时,应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度,增加长度不应小于该焊缝长度的10%且不应小于200mm,当仍有不允许的缺陷时,应对该焊缝进行100%的探伤检查,其次应该清楚探伤时机,碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后、低合金结构钢在焊接完成24小时以后方可进行焊缝探伤检验。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。截止到目前为止我在实际工作中接触到的要求探伤的绝大多数焊缝都是中板对接焊缝的接头型式,所以我下面主要就对焊缝探伤的操作做针对性的总结。一般地母材厚度在8-16mm之间,坡口型式有I型、单V型、X型等几种形式。在弄清楚以上这此东西后才可以进行探伤前的准备工作。

超声波探伤的一般步骤

在每次探伤操作前都必须利用标准试块(CSK-IA、CSK-ⅢA)校准仪器的综合性能,校准面板曲线,以保证探伤结果的准确性。
1、探测面的修整:应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等,光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm,(K:探头K值,T:工件厚度)。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。例如:待测工件母材厚度为10mm,那么就应在焊缝两侧各修磨100mm。
2、耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗,而且经济,综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。
3、如果母材厚度较薄则探测方向采用单面双侧进行。
4、如果板厚小于20mm则采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。
5、在探伤操作过程中分为粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。
6、对探测结果进行记录,如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89的规定,来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷,向车间下达整改通知书,令其整改后进行复验直至合格。

判别缺陷性质的方法及产生的原因分析

1、气孔:单个气孔回波高度低,波形为单缝,较稳定。从各个方向探测,反射波大体相同,但稍一动探头就消失,密集气孔会出现一簇反射波,波高随气孔大小而不同,当探头作定点转动时,会出现此起彼落的现象。产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干,焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀,焊丝清理不干净,手工焊时电流过大,电弧过长;埋弧焊时电压过高或网络电压波动太大;气体保护焊时保护气体纯度低等。如果焊缝中存在着气孔,既破坏了焊缝金属的致密性,又使得焊缝有效截面积减少,降低了机械性能,特别是存链状气孔时,对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。防止这类缺陷产生的措施有:不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条,生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干,坡口及其两侧清理干净,并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。

3、未焊透:反射率高,波幅也较高,探头平移时,波形较稳定,在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能,而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点,承载后往往会引起裂纹,是一种危险性缺陷。其产生原因一般是:坡口纯边间隙太小,焊接电流太小或运条速度过快,坡口角度小,运条角度不对以及电弧偏吹等。防止措施有:合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。

4、未熔合:探头平移时,波形较稳定,两侧探测时,反射波幅不同,有时只能从一侧探到。其产生的原因:坡口不干净,焊速太快,电流过小或过大,焊条角度不对,电弧偏吹等。防止措施:正确选用坡口和电流,坡口清理干净,正确操作防止焊偏等。

5、裂纹:回波高度较大,波幅宽,会出现多峰,探头平移时反射波连续出现波幅有变动,探头转时,波峰有上下错动现象。裂纹是一种危险性最大的缺陷,它除降低焊接接头的强度外,还因裂纹的末端呈尖销的缺口,焊件承载后,引起应力集中,成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。热裂纹产生的原因是:焊接时熔池的冷却速度很快,造成偏析;焊缝受热不均匀产生拉应力。

冷裂纹产生的原因:被焊材料淬透性较大在冷却过程中受到人的焊接拉力作用时易裂开;焊接时冷却速度很快氢来不及逸出而残留在焊缝中,氢原子结合成氢分子,以气体状态进到金属的细微孔隙中,并造成很大的压力,使局部金属产生很大的压力而形成冷裂纹;焊接应力拉应力并与氢的析集中和淬火脆化同时发生时易形成冷裂纹。

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