鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好(hǎo)、施工速度快(kuài)、地基基礎費用省、結構占用麵積少、工業化程度高等一係列優點,與混凝土結構相比,更有利於建(jiàn)築產業化的發(fā)展。
在建築鋼結構體係中,常用形式主要有兩種:門式(shì)剛架體係和網(wǎng)架空間結構(gòu)體係,其中又以門式剛架(jià)體係居多。無論是哪種(zhǒng)結構體係(xì),都不可避免地會(huì)用到焊接工藝。由於受到焊接(jiē)工藝、環境條件、操作人員(yuán)技術水平等(děng)多種因素的影響,焊接接頭不可避免(miǎn)地會產生缺欠。
焊接缺(quē)欠的(de)英文翻譯是:weld imperfection,解釋為:any deviation from the ideal weld,意思是與理想焊縫的偏差;而焊接缺陷的英文翻譯是:weld defect,解釋為:unacceptable weld imperfection,意思(sī)是(shì)不可接受的焊(hàn)接缺(quē)欠。因此缺欠是絕對的,它表明焊接(jiē)接頭中客(kè)觀存在(zài)某(mǒu)種間斷或非完整性。而焊接缺陷是相對的,同一類型、同一尺寸的缺欠,若出現在製造要求高的產品中,可能被認為是焊接缺陷,必須返修(xiū);出現在製造要求低(dī)的產品中,可能認為是可接受的、合格的(de)焊接缺(quē)欠,不需要返修。因此,判斷焊接(jiē)缺欠是不是焊接缺(quē)陷的主要依據是所采用的標準對焊(hàn)接缺欠進行(háng)的評定。
焊接質量受到焊接材料、焊接(jiē)工藝、操作環境以及操作者技藝水平等諸多因素的影響,因此所造成的缺陷種類繁多。從建築鋼結構焊接檢測的角度可以劃分(fèn)為表麵缺陷和內部缺陷。
表麵缺陷是指從焊縫表麵用肉眼即可發現的缺陷。常見的表(biǎo)麵缺陷(xiàn)有咬邊、焊瘤、燒穿、弧坑、凹陷(xiàn)及(jí)表麵氣孔、表麵裂(liè)紋、根部未焊透等;內部缺陷是指位於焊縫內部,無法用肉眼看到,需借用特別的儀器或手段才能發現(xiàn)。常見的內部(bù)缺陷主要包括氣孔、夾(jiá)渣(zhā)、裂紋、未焊透等。
無論表麵缺(quē)陷(xiàn)還是內(nèi)部缺陷,都會減小(xiǎo)金屬的有效截麵麵積,導致金屬強度降低,產生(shēng)應力集中(zhōng),甚至產生裂紋,危害極大,應嚴格(gé)控製缺陷的產(chǎn)生。大(dà)多數人(rén)可能會認(rèn)為內部缺陷要比外部缺陷危害更大,更容易使金屬強度降低,因此在對焊接接頭的檢查上主要關注內部質量(liàng),容易忽視表麵缺陷。試驗表明,將含當量相同的分別位於表(biǎo)麵與內部的氣孔缺陷的焊接試件進行拉伸試驗,其抗(kàng)拉強度均能達到母材(cái)強度,但斷(duàn)口位置不同,含表麵氣孔的試件斷口在焊縫上(氣孔處(chù)),含內部氣孔的試(shì)件斷口在母材熱影響區。雖然兩種缺陷對試件的抗拉強度影響不大,但從斷口位置來看,其影響是不同的。一般情況下,封(fēng)閉型的缺欠如氣孔、夾渣(zhā)等(děng)處在(zài)焊縫表麵時比在內部時對結構影響要大。因此在實際檢測工作中,不僅要注重(chóng)內部缺欠檢測,表麵缺欠也(yě)是不能忽略(luè)的。
在產品焊接過程中及焊接完成後,且交付使用前,需按照相關的標準對焊接接頭進行質量檢查,可通過破損(sǔn)和無(wú)損兩種方(fāng)式來進行。這裏主要介紹無(wú)損探傷檢測方法。
無損探傷是在不損(sǔn)壞工件或原材料工(gōng)作狀態(tài)的前提下,對被檢驗部位(wèi)的表麵和內部質量進(jìn)行檢查的(de)一種測試手(shǒu)段。常用焊縫(féng)無損檢(jiǎn)測方法有(yǒu)PT(滲透檢測)、MT(磁粉檢測(cè))、RT(射線檢測)、UT(超聲波(bō)檢測),各種檢測方法的工作原理及優缺點見表1。
由表1可以看出,無論采用哪種方法(fǎ)來檢測焊接接頭,都有各自的優點和局限性,單(dān)純(chún)地使用一種方法所得到的結果無法完全準確地描述或評價某個工件或某條焊縫的焊接質量。理想的辦法是利用上述幾種方(fāng)法所得到的(de)結果來(lái)進行綜合評定,隻有(yǒu)這樣才能盡量全(quán)麵地還(hái)原缺陷的(de)真實狀況。然而這樣(yàng)既無效率,也不經濟,大可不必。在實際檢測工(gōng)作(zuò)中,可先用肉眼(yǎn)檢查其表麵質量,對有疑問的部(bù)位可使用(yòng)滲(shèn)透或磁粉探傷方法檢測其表(biǎo)麵質量(liàng)。待表麵質量合格後,再使用超聲(shēng)波或射線探傷方法檢測其焊縫內部(bù)質量。因此,現行國家標準GB50205《鋼結(jié)構工程施工質量(liàng)驗收規範》中規定:設計要(yào)求全(quán)焊透的一、二級焊縫應采用超(chāo)聲波探傷進行內部缺陷的(de)檢驗,超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時,采用射線探傷。經過(guò)上述的層層檢查,接頭焊接(jiē)質量基本可以得到有效保障。
由於(yú)超聲波探(tàn)傷具(jù)有檢測厚(hòu)度大、靈(líng)敏度高、速度快,且設備輕便、操作方便、適宜野外(wài)作業和高空作業等優點,因此(cǐ)被廣泛應用於建築鋼結構焊縫內部質(zhì)量的檢測(cè)。
1. 檢測依據
在建築鋼結構(gòu)中,有關超聲(shēng)波檢測的現(xiàn)行國家標準(zhǔn)主要有:GB/T 11345-2013《焊縫無損檢測 超聲檢測 技術、檢測等級和評定》、JG/T 203-2007《鋼結構超聲波探傷及質量分級法》,以及焊縫缺陷評定標準GB/T 29712-2013《 焊縫(féng)無損檢測 超聲檢測 驗收等級》。
2. 檢測前的基本要求
探傷前需要對待檢測(cè)構件有基本的了解,包括構件形狀、尺寸、母材類型(xíng)、焊接工藝參數、表麵狀態及現場環(huán)境等,因為這些直接影響到探頭、DAC曲線及其他參數(shù)的選擇,同時還(hái)需(xū)確定檢測範圍、顯示評定方法、檢測等級、驗收等級(jí)以及缺陷處(chù)理措施等。
3. 人員和設備要求
3.1實施檢測的人員需取(qǔ)得(dé)超聲檢測相應門類的資格(gé)等級證書,經過專業培訓和操作授權,有(yǒu)足夠的超聲檢測經(jīng)驗,並具備一(yī)定的材料和焊接知識。
3.2檢測設備包括超聲檢(jiǎn)測儀、探(tàn)頭及試(shì)塊。超聲檢測儀各項參數及性能應(yīng)符合JB/T 10061-1999《A型脈衝反射式超聲波探傷(shāng)儀 通用技術條件》或等效標準的要求。探頭應符合相應標準的要求(qiú)。試塊應符合GB/T 23905-2009《無損檢測 超聲檢測用試塊》的要求,檢測前,應用試塊對超聲檢測儀進行校準,校準結果應(yīng)符合使用要求。
4. 檢測步驟
雖然超聲波探傷方(fāng)法具有靈敏度高、速度快的優點,但也容易產生(shēng)漏檢的情況(kuàng),因此需要經過一些特定的檢測步驟。一般來講,對同一條焊(hàn)縫的探傷需要經過初探、精探和複探三(sān)個過程,以保證探傷能覆蓋所有檢測區域的同時,又具有一定的(de)高效性。
4.1初探
將已調好的超聲探傷儀,采用鋸齒(chǐ)形、平行及斜平行的方法快速掃查焊(hàn)縫(féng)及熱影(yǐng)響區的同時,密切觀察示波屏上的(de)回波信息,在發現(xiàn)疑似(sì)缺陷波的部位做好標記。這個過(guò)程的特點是掃查(chá)速度較快。
4.2精探
掃查方法與初探(tàn)時一樣,隻(zhī)是速度相對放慢。重點對(duì)初探時發(fā)現的疑似缺陷部位進行精確探測,找出缺陷最大(dà)回波位置,根據示波屏上顯示(shì)的聲程、水平(píng)距離及深度等(děng)信息對該缺陷進行準(zhǔn)確定位,測出其顯示長度,做(zuò)好詳細記錄,對需要返修的位置做好標記。
4.3複探
掃查方法與初探、精探時相同,但速度可以稍快,目(mù)的是對前麵兩次(cì)的(de)探測結果進行檢查,避免漏檢。
5. 缺陷(xiàn)評定及驗收
評定(dìng)一條焊縫或者(zhě)缺欠是否合格,取決於所采用的標準。原國家標(biāo)準GB/T 11345-1989中(zhōng)以φ3mm橫(héng)孔作為基準,對焊縫的驗(yàn)收評定分(fèn)為三區:Ⅰ區為非危險性缺(quē)陷,可(kě)不做評(píng)定;Ⅱ區缺陷按指(zhǐ)示長度評定;Ⅲ區(qū)為需返修缺陷。而GB/T 11345-2013中橫(héng)孔、平(píng)底(dǐ)孔、矩形槽(cáo)等(děng)均可作為基準靈敏度,且不包含(hán)評定等級的詳細內容的,需要引用新標準GB/T 29712-2013《焊縫無損檢測 超聲檢測 驗收等級》,該新標(biāo)準(zhǔn)中對缺欠的判定由鋼板厚度、缺(quē)欠長度及該缺欠(qiàn)回波波高共同確定,並且缺欠的記錄(lù)等級、驗收等級(jí)隨著缺欠的長度不同而不同,這樣既避免了對不同構件重要性的“一刀切”,同時也更加接合了國際標準。
無論采(cǎi)用哪種檢測方(fāng)法,無論采取哪個標準,都不能忽視缺欠對工件質量的影響。百年大計(jì),質(zhì)量第一,沒有質量就沒有安全。如今,鋼(gāng)結構已被廣泛應用(yòng),國家更是大力推進裝配式結構,鋼結構工程(chéng)或許將如雨後春筍般出現在各(gè)類(lèi)大中小型項目中。作為檢(jiǎn)測人(rén)員應足夠重視,嚴把質量(liàng)關,做(zuò)到不放過缺陷,不遺漏(lòu)缺欠,對返修後(hòu)焊(hàn)縫做到百分百探傷,確保完全消除超標缺陷;對無需返修的缺(quē)陷,應(yīng)做好相應記錄。