CN1016284B

CN1016284B - 钢网架结构空心球焊缝超声检测方法

Info

Publication number: CN1016284B
Application number: CN 89109085
Authority: CN
Inventors: 胡敬才
Original assignee: Mechanism Deesign Inst Shanxi Prov
Current assignee: Mechanism Deesign Inst Shanxi Prov
Priority date: 1989-12-03
Filing date: 1989-12-03
Publication date: 1992-04-15
Also published as: CN1042997A

Abstract

钢网架结构空心球焊缝超声检测方法，用普通斜角探头置于CSK-1试块上，在A型脉冲反射式超声波探伤仪上把扫描基线与声程调成1∶1，用斜角曲面探头更换普通斜角探头，然后用A型脉冲反射式超声波探伤仪上的水平旋钮把扫描基线与声程调成1：的扫描基线向左位移ΔS(1-3)毫米。该方法具有灵敏度高、检测速度快、成本低、对人无害等优点。对同一规格的钢球，该方法是X射线照相法检测费的十分之一，并可测定焊缝中未焊透的深度。

Description

本发明涉及无损超声探伤的检测方法，适用于钢网架结构空心球焊缝质量的超声检测方法。

钢网架结构和空心钢球接点是目前国际上应用的一种新的建筑技术，它本身系空间受力体系，具有整体性能好，刚度大，自重轻，结构高度小，抗地震性强，建筑平面布置灵敏，施工简便迅速，节约大量的水泥，木材等优点，尤其适应于大跨度的大柱网建筑的屋盖结构，它广泛地应用于体育馆、展览馆、食堂、工业厂房、影剧院、餐厅、大型商场等场所。为了保证钢网架结构空心钢球焊接质量，提高钢网架结构的使用寿命，对焊缝容易产生的缺陷和位置必须进行测定，但目前对空心钢球焊缝超声检测还没有较成熟的方法。一般只采用X射线照相法，X射线照相法对危险性缺陷（如裂纹）灵敏度低，其方法成本高，检测速度慢，对身体有害，检测场地需专门的防护。中华人民共和国第一机械工业部发布的JB1152-81部标准中规定的超声波探伤检测方法只适用于锅炉和钢制压力容器对接焊缝，由于空心钢球探测面呈球面，用普通的斜角探头探测空心球焊缝，无法解决探头偶合问题，即使探头研磨成曲面，也无法确定缺陷的位置。

本发明的目的是为了保证钢网架结构空主球焊缝质量，提高钢网架结构的使用寿命，提供一种检测灵敏度高、检测速度快、成本低、对人体无害的钢网架结构空心球焊缝超声检测方法。

钢网架结构空心球焊缝超声检测方法如下：首先确定仪器和探头。检测钢网架结构空心钢球焊缝采用A型显示的脉冲反射式超声波探伤仪，仪器性能符合JB1152-81中规定的有关技术条件。探测频率通常采用2.5MHZ，出可采用5.0MHZ。钢网架结构空心钢球焊缝探测与普通受压容器对接焊缝探测有很大区别，由于空心钢球为球体，普通形探头与工件接触不良，探测灵敏度忽高忽低，变化很大，难以探测，为了保证有良好的声接触，需将探头底面磨成与空心钢球有相同的曲率半径。由于在检测焊缝时进行转动扫查，探头的曲率半径在研磨时要稍大些，一般为空心钢球半径的1.1～1.5倍。把具有一定曲率的斜角探头称为斜角曲面探头。鉴于探头曲率的变化、声束中心将产生偏移，所以探头的前沿距离、入射点、折射角将随曲率的变化进行测定。

入射点（O）、前沿距离（a）和折射角（β）的测定：如图1所示：

探头置于SJS-1型试块上前后缓缓移动，并使探头中心波束与试块端面成90°方向。当探头移至P、Q的位置时，试块上下梭角的反射幅度最高，这时度量A和B，按照公式（1）可求出入射点（O）和前沿距离（a）。

a＝B-2A·······（1）

探头的折射角（β）可按公式（2）求出。

β＝Cos^-1（ (T)/(QG+GE-PF) ）……（2）

式中;T-材料厚度（mm）

QG+GE-探头置于Q位的声程（mm）

PF-探头置于P位的声程（mm）

折射角的选择：如表1

T/R（%）折射角（β）

≤2.3 45°～70°

2.3～5.8 45°～70°

5.8～13 45°～60°

T-钢球壁厚 R-球体外径

钢网架结构空心球焊缝超声检测方法具体如下：用普通斜角探头置于CSK-1试块上，在A型脉冲反射式超声波探伤仪上把扫描基线与声程调成1∶1，接着用斜角曲面探头更换普通斜角探头，然后用A型脉冲反射式超声波探伤仪上的水平旋钮把扫描基线与声程调成1∶1的扫描基线向左位移ΔS（1-3）毫米。

采用钢网架结构空心球焊缝超声检测方法可保证钢网架结构空心球焊缝质量，提高钢网架结构的使用寿命。该方法与X射线照相法相比，具有灵敏度高、检测速度快、成本低、对人体无害等优点，对同一规格的钢球，该方法检测费仅有X射线照相法检测费的十分之一。该方法简单易行，容易掌握，最适应施工现场检测，并可测定焊缝中未焊透的深度。

图1是入射点和前沿距离测定时的示意图。

图2是荧光屏上扫描基线向左位移示意图。

图3、4是焊缝中未焊透的测定示意图。

图5、6是焊缝中气孔的测定示意图。

实施例：

有一材质为A₃的空心钢球，壁厚为12mm，球体外径为280mm，探伤步骤简述如下：

1、测定和选定探头参数。

将探头置于SJS-1型试块上，如图1所示，测出探头的前沿距离a＝16mm，探头的入射点（O即可测定。求出SQ＝66mm，SP＝31mm，将上述值代入公式β＝Cos^-1（ (T)/(QG+GE-PF) ）中β≈70°。又因为T/R＝12/280＝0.034。根据表1所示探头折射角应选择70°。

2、仪器调整。

用折射角为70°的普通斜角探头，置于CSK-1试块上，在A型脉冲反射式超声波探伤仪上把扫描基线与声程调成1∶1。接着用折射角为70°的斜角曲面探头更换普通斜角探头，然后用A型脉冲反射式超声波探伤仪上的水平旋钮把扫描基线与声程调成1∶1的扫描基线向左位移1mm。这时探测空心钢球的仪器亦调好，即可按常规探测方法探测。

探测前的准备：

①首先了解钢球的材质、坡口形状、焊接工艺及操作上的特殊要求。

②清除探头移动区域及清理焊缝两侧的氧化皮，焊接飞溅、压伤及拉痕等影响探头移动和超声传播的附着物，应打磨露出金属光泽面。

③动态收索：为保证探头在检测焊缝时动态下有足够的灵敏度，阻止漏检，还应适当提高灵敏度。一般推荐为6～8dB。

焊缝中未焊透的测定：

如图3、4所示：当超声曲面斜角探头在焊缝B侧前后移动时，示波屏上发现一缺陷波a，则为该焊缝未焊透的上端的脉冲反射，当探头在A侧探测时，示波屏上发现一缺陷波b，则为该焊缝未焊透的底部反射，入射波的声程为29mm，根据公式h＝T-S·COSβ可求出未焊透深度h：h＝12-29×COS70°≈2.1mm。

焊缝中气孔的测定：

探头在焊缝B侧前后移动，示波器上出现一缺陷波C，其声程为60mm，如图5、6所示。根据公式h＝2T-SCOSβ则可求出气孔距球体表面距离h≈3.5mm。

Claims

一种钢网架结构空心球焊缝超声检测方法，其特征是：1、将探头置于专用对比试块上前后缓缓移动，并使探头中心波束与试块端面成90°方向，当探头移至P、Q的位置时，试块上下棱角的反射波幅最高，这时度量A和B，根据公式(1)可求出入射点(O)和前沿距离(a)。

a=B-2A······(1)其中：P点是超声直射至F点的位置，A即弧长；Q点是超声一次反射到E点的位置，B即
弧长；

探头的折射角(β)可按公式(2)求出：

β＝Cos^-1（ (T)/(QG+GE-PF) ）……（2）

式中：T-材料厚度(mm)

QG+GE-探头置于Q位的声程(mm)

PF-探头置于P位的声程(mm)。

2、将折角等于该β值的普通斜角探头置于标准试块上，在A型脉冲反射式超声波探伤仪上把扫描基线与声程调成1∶1;

3、用斜角曲面探头代替普通斜角探头，用该A型脉冲反射式超声波探伤仪上的水平旋扭把扫描基线与声程调成1∶1的扫描基线向左位移△S（1～3）毫米;

4、如该焊缝中存在未焊透的缺陷，将该斜角曲面探头分别沿焊缝的两侧前后移动，则在示波屏上分别得到未焊透缺陷的上端和底部的脉冲反射波，根据公式h＝T-Scosβ来确定未焊透缺陷的深度，其中：h为未焊透距表面的距离，T为工件厚度，S为声程;如该焊缝中有气孔缺陷，将该斜角曲面探头在焊缝一侧前后移动，则在示波屏上出现一缺陷波，根据公式h＝2T-Scosβ确定气孔距球体表面的距离。