CN102012402A - 一种钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法 - Google Patents

一种钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法 Download PDF

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尚建丽
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Abstract

本发明提供了一种钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法，1)对不同厚度的试块用超声波探测仪进行超声波探伤，得到最大超声波反射幅值，接着绘制探伤回归曲线；2)对待测钢板或钢板焊缝进行超声波探伤，从而得到其最大超声波反射幅值；3)在步骤1)得到的不同曲线中，寻找与待测钢板厚度相同的曲线，如果能够找到与待测钢板厚度相同的曲线，则通过待测钢板或钢板焊缝缺陷的最大超声波反射幅值找出缺陷的当量孔径；如果没有与待测钢板厚度相同的曲线，则在其厚度相邻的两个厚度的曲线中，通过对应的当量孔径，然后，对这两个当量孔径进行内插计算，得到待测钢板或钢板焊缝缺陷的真实当量孔径。由本发明方法计算得到的缺陷的当量孔径更能反映钢板或钢板焊缝实际的缺陷。

Description

一种钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法
技术领域
本发明属于建筑工程领域，特别涉及一种钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法。
背景技术
目前，对建筑钢结构焊缝缺陷检测时，是对标准试块进行超声波探伤，从而得到一条曲线，该曲线的横坐标是超声波入射点与标准试块上人工缺陷之间的距离，而纵坐标是超声波在探伤的过程中的反射波的幅值，该幅值与超声波和缺陷之间的距离成反比，也就是说，超声波与缺陷之间的距离越大，反射波的幅值越小。超声波在标准试块人工横通孔的上的反射波幅(dB值)与超声波入射点到标准试块上人工横通孔的距离之间的关系曲线称距离-波幅曲线(DAC曲线)。
DAC曲线是一种：标准试块上人工反射体孔径相等，而超声波入射点与等孔径人工反射体之间距离相关性的曲线；应用时，将探伤得到缺陷反射波幅值和曲线上的波幅值进行比较，不进行缺陷当量大小的计算。
上述方法存在的缺点是：标准试块探伤时，超声波在试块的人工缺陷回波反射最大幅值是弧面反射，然而，在建筑工程中的焊接中，焊缝根部或竖孔类缺陷一般都是边棱反射回波幅值较大，因此，上述检测方法不能反映缺陷回波的实际情况。
鉴于以上缺陷，实有必要提供一种可以克服上述缺陷的钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法。
发明内容
本发明提供了一种钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法，其可以反映出建筑钢板或钢板焊缝缺陷的实际情况。
本发明所采用的技术方案是：一种钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法，包括以下步骤：
1)对不同厚度的试块用超声波探测仪进行超声波探伤，从而，得到不同试块的最大超声波反射波幅值，接着，绘制探伤回归曲线，该曲线的横坐标为超声波的最大反射幅值，纵坐标为不同厚度钢板的人工竖通孔径；
2)对待测钢板或钢板焊缝缺陷进行超声波探伤，从而得到待测钢板或钢板焊缝缺陷的最大超声波反射幅值；
3)在步骤1)得到的不同曲线中，寻找与待测钢板厚度相同的曲线，如果能够找到与待测钢板厚度相同的曲线，则通过待测钢板的最大超声波反射幅值找出缺陷的当量孔径，该孔径即该钢板或钢板焊缝缺陷最大的当量孔径；如果在步骤1)中得到的曲线中，没有与待测钢板厚度相同的曲线，则进行步骤4)；
4)在与待测钢板厚度相邻的两个厚度曲线中，通过最大超声波反射幅值找到两个对应的当量孔径，然后，对这两个当量孔径进行内插计算，从而得到待测钢板或钢板焊缝缺陷的真实当量孔径。
本发明钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法至少具有以下有益效果：本发明首先得到超声波最大反射幅值与钢板人工竖通孔径的曲线，然后，根据实际所测钢板的厚度寻找对应的曲线，最后通过最大反射幅值寻找对应的当量孔径，如此，由该方法计算出来的当量孔径更能反映钢板或钢板焊缝缺陷的实际情况，因此，得到的当量孔径更接近缺陷本身的当量孔径。
附图说明
图1是本发明方法中用的试块的俯视图；
图2是本发明方法中用的试块沿贯穿孔的剖视图；
图3是不同厚度的试块的二次波探伤曲线图；
图4是不同厚度的试块的一次波探伤曲线图；
图5是探伤时超声波的三种不同路径，其中，图5a是一次波探伤的路径，图5b是二次波探伤的路径，图5c是三次波探伤的路径。
具体实施方式
请参阅图1及图2所示，本发明用试块是在一块钢板2上沿竖直方向打若干贯穿钢板顶部至底部的贯穿孔1，这些贯穿孔1的孔径大小不一，在本实施例中，孔径分别选取1mm，1.5mm，2mm，2.5mm，3mm，3.5mm，4mm，4.5mm和5mm，这些孔径大小几乎涵盖了建筑工程用钢板或钢板焊缝缺陷的大部分当量孔径。
下面对本发明方法进行详细描述：
1)对不同厚度的试块用超声波探测仪进行超声波探伤，从而，得到不同试块的最大超声波反射幅值，接着，绘制探伤回归曲线，该曲线的横坐标为超声波的最大反射幅值，纵坐标为不同厚度钢板的人工竖通孔径；
2)对待测钢板进行超声波探伤，从而得到待测钢板的最大超声波反射幅值；
3)在步骤1)得到的不同曲线中，寻找与待测钢板厚度相同的曲线，如果能够找到与待测钢板厚度相同的曲线，则通过待测钢板的最大超声波反射幅值找出缺陷的当量孔径，该孔径即该钢板或钢板焊缝缺陷最大当量孔径；如果在步骤1)中得到的曲线中，没有与待测钢板厚度相同的曲线，则进行步骤4)；
4)在与待测钢板厚度相邻的两个厚度曲线中，通过最大超声波反射幅值找到两个对应的当量孔径，然后，对这两个当量孔径进行内插计算，从而得到待测钢板或钢板焊缝缺陷的真实当量孔径。
下面，针对不同的待测钢板或钢板焊缝缺陷详细描述本发明的计算方法：
(1)探伤时，超声波的路径：
当超声波从入射点直接入射到缺陷边棱，称一次波探伤，如图5a所示；
当超声波从入射点经试块面一次反射后，再入射到缺陷边棱，称二次波探伤，如图5b所示；
当超声波从入射点经试块上下面各一次反射后，再入射到缺陷边棱，称三次波探伤，如图5c所示。
在图5中，1表示超声波探头，2表示人工竖通孔，3表示标准试块，4表示超声波。
(2)探伤曲线图的制作：
用5P6X6K2(压电晶片材质为镐钛酸铅陶瓷、晶片面积6×6mm2，超声波频率为5MHz，超声波的入射角度约为63.43°)的超声波探头(发射器)探伤6.7mm，7.8mm，9.1mmm，13.6mm，19.7mm，24.5mm的试块制作波幅-孔径曲线，如图3和图4所示，其中，图3为二次波探伤曲线，图4为一次波探伤曲线。
根据二次波探伤曲线，确定不同厚度试块对应的回归函数为：试块厚度为6.7mm所对应的回归函数为Y1＝0.0209e0.1339X，试块厚度为7.8mm所对应的回归函数为Y2＝0.0344e0.1274X，试块厚度为9.1mm所对应的回归函数为Y3＝0.0271e0.1432X，试块厚度为13.6mm所对应的回归函数为Y4＝0.2553e0.0863X，试块厚度为19.7mm所对应的回归函数为Y5＝0.397e0.0759X，试块厚度为24.5mm所对应的回归函数为Y6＝0.4497e0.0972X。
根据一次波探伤曲线，确定不同厚度试块对应的回归函数为：试块厚度为7.8mm所对应的回归函数为Y1＝0.074e0.0919X，试块厚度为9.1mm所对应的回归函数为Y2＝0.0272e0.1233X，试块厚度为13.6mm所对应的回归函数为Y3＝0.0827e0.0988X，试块厚度为19.7mm所对应的回归函数为Y4＝0.105e0.0984X，试块厚度为24.5mm所对应的回归函数为Y5＝0.0749e0.125X。
上述回归函数中，X表示反射波幅，单位dB，Y表示当量缺陷孔径，单位mm。
实施例1：
厚度为22mm的钢板，表面缺陷孔探伤。一次波探伤时，缺陷反射波幅36dB；二次波探伤时，缺陷反射波幅为28dB。
所述厚度为22mm的钢板，其厚度在19.7mm和24.5mm探伤试块之间，因此，先计算19.7mm和24.5mm厚度钢板上的当量缺陷孔径，然后通过内插计算22mm厚度的钢板缺陷的探伤当量孔径。
采用一次波探伤时，缺陷反射波幅值为36dB，从图4的一次波探伤曲线上查找或用相应的回归函数计算19.7mm和24.5mm厚度试块的当量缺陷孔径分别是：3.6mm和6.7mm，然后通过内插法计算22mm厚度钢板上的探伤缺陷当量孔径为5.1mm。
采用二次波探伤时，当反射波幅值为28dB时，从图3的二次波探伤曲线上查找或用相应的回归函数计算19.7mm和24.5mm厚度试块的当量缺陷孔径分别是：3.3mm和6.8mm，然后通过内插法计算22mm厚度钢板上的探伤当量缺陷孔径为5.0mm，计算结果如表1所示。
表1
Figure BDA0000030134240000061
实施例2：
厚度为12.2mm的钢板，熔透对接焊缝，焊缝深度9mm处点状缺陷，一次波探伤反射波幅36dB。
钢板厚度虽有12.2mm，但缺陷深度却在9.0mm处，即超声波实际的探伤板厚为9.0mm，所以可近似用9.1mm试块计算。从图4一次探伤曲线上查找或用相应的9.1mm试块回归函数计算得到当量缺陷孔径约为2.3mm。计算结果见表2所示。
表2
Figure BDA0000030134240000062
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (1)

1.一种钢结构焊缝根部点状、竖孔状缺陷当量孔径的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对不同厚度的试块用超声波探测仪进行超声波探伤，从而，分别得到不同试块上不同孔径的最大超声波反射幅值，接着，绘制探伤回归曲线，该曲线的横坐标为超声波的最大反射幅值，纵坐标为钢板的人工竖通孔径；
2)对待测钢板或钢板焊缝缺陷进行超声波探伤，从而得到待测钢板或钢板焊缝缺陷的最大超声波反射幅值；
3)在步骤1)得到的不同曲线中，寻找与待测钢板厚度相同的曲线，如果能够找到与待测钢板厚度相同的曲线，则通过待测钢板的最大超声波反射幅值找出缺陷的当量孔径，该孔径即该钢板或钢板焊缝缺陷最大缺陷的当量孔径；如果在步骤1)中得到的曲线中，没有与待测钢板厚度相同的曲线，则进行步骤4)；
4)在与待测钢板厚度相邻的两个厚度曲线中，通过最大超声波反射幅值找到两个对应的当量孔径，然后，对这两个当量孔径进行内插计算，从而得到待测钢板或钢板焊缝缺陷的真实当量孔径。
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