CN109507301B - 测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑钢结构及金属焊接技术领域，具体涉及测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块及方法，试块本体的厚度与所检测焊缝母材的厚度相同，试块本体的宽度大于斜探头宽度的2倍；试块本体上开设有第一圆孔、第二圆孔和第一槽孔，以及第三圆孔和第二槽孔，第二圆孔的中心轴与第三圆孔的中心轴在试块本体第一面或第二面上的投影之间距离满足斜探头至少二次反射波的回波声程；通过本发明的对比反射体试块能够使斜探头发出的声波多次反射，进而测定焊缝的缺陷，操作简便，能够准确的检测出表面具有不易排除的异物的被测表面焊缝处的缺陷。

Description

测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块及方法
技术领域
本发明属于建筑钢结构及金属焊接技术领域，具体涉及测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块及方法。
背景技术
目前建筑钢结构焊缝超声波探伤多使用的方法是直射法或一次反射法。制作焊缝超声波探伤的距离-波幅曲线采用的试块均是采用于直射波法。建筑钢结构现场焊接超声检测，经常受施工条件限制，直射法或一次反射法不能全面检查焊缝质量。比如，探测面有阻挡不易清除；一个探测面浇筑混凝土了，只有一个探测面用于检查焊缝质量；探测面不能被加工光滑，致使“直射法和一次反射法”反射波在同等声程的情况下，回波能量有较大的误差，直射波法制作焊缝超声波探伤的“距离-波幅曲线”也不能适应一次反射法超声波焊缝探伤，更不能适应多次反射波法。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块及方法。
本发明采用的技术方案如下：
测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，包括试块本体，试块本体的形状为长方体，试块本体的厚度与所检测焊缝母材的厚度相同，试块本体的厚度t为10～40mm，试块本体的宽度大于斜探头宽度的2倍；
试块本体底面在长度方向的两端分别开设有第一槽孔和第二槽孔，第一槽孔和第二槽孔的截面形状均为正方形，第一槽孔和第二槽孔沿试块本体的宽度方向开设；
试块本体在第一槽孔的正上方从上至下依次开设有第一圆孔和第二圆孔，第一圆孔和第二圆孔沿试块本体的宽度方向开设；
试块本体在第二槽孔的正上方开设有第三圆孔，第三圆孔沿试块本体的宽度方向开设；
第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔孔径相同，第一槽孔和第二槽孔轴线之间的距离满足斜探头至少二次反射波的回波声程。
第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔的中心轴不处于试块本体厚度方向的同一高度。
第一槽孔和第二槽孔的孔高不相同。
试块本体的粗糙度与所检测焊缝母材的粗糙度相同。
第一圆孔、第二圆孔以及第三圆孔的孔径A为1～3mm；第一槽孔的孔高为1～2mm，第二槽孔的孔高为1～2mm；
第一圆孔与第二圆孔之间的净距为5t/12－A，第二圆孔与第一槽孔之间的净距为t/3－A/2－第一槽孔的孔高，第三圆孔与第二槽孔之间的净距为4t/5－A/2－第二槽孔的孔高。
所述测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块为用于检测焊缝中条状缺陷的对比反射体试块时：第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔沿试块本体的宽度方向贯穿试块本体；第一槽孔和第二槽孔沿试块本体的宽度方向贯穿试块本体的底面。
所述测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块为用于检测焊缝点状缺陷的对比反射体试块时，试块本体上在第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔、第一槽孔和第二槽孔的开口端均开设有圆弧状凹槽，第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔、第一槽孔和第二槽孔的开口端均位于对应圆弧状凹槽圆弧面的顶部，圆弧状凹槽的直径为10～30mm；第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔沿试块本体的宽度方向的盲孔；第一槽孔和第二槽孔沿试块本体的宽度方向未贯穿试块本体的底面；第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔的深度与第一槽孔和第二槽孔的长度相同，均为2～6mm。
第一圆孔、第二圆孔、第一槽孔开口端对应的圆弧状凹槽沿试块本体的厚度方向贯通为一个圆弧状凹槽；第三圆孔和第二槽孔开口端对应的圆弧状凹槽沿试块本体的厚度方向贯通为一个圆弧状凹槽。
测定较厚板材焊缝缺陷的方法，通过上述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块进行，过程如下：
将斜探头放置在试块本体的顶面或底面，斜探头向试块本体内倾斜发射超声波，斜探头发射出的超声波能够在试块本体的底面和顶面之间来回反射前行；
调整斜探头的位置，使斜探头发射的超声波经过至少两次反射后到达第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔、第一槽孔以及第二槽孔；
根据第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔的反射波回波dB值制作孔深度的距离-波幅曲线；
根据第一槽孔和第二槽孔的反射波回波dB值制作槽孔孔高-波幅曲线；
通过距离-波幅曲线以及槽孔孔高-波幅曲线来对焊缝缺陷进行分析。
当试块本体的粗糙度与焊缝母材的粗糙度不同时，对距离-波幅曲线图修正。
与现有技术相比，本发明具有如下有益特点：
本发明测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块的试块本体的厚度与所检测焊缝母材的厚度相同，试块本体的厚度t为10～40mm；试块本体底面在长度方向的两端分别开设有第一槽孔和第二槽孔，第一槽孔和第二槽孔的截面形状均为正方形，第一槽孔和第二槽孔沿试块本体的宽度方向开设，第一槽孔以及第二槽孔为槽孔反射体，用于检测焊缝根部缺陷；试块本体在第一槽孔的正上方从上至下依次开设有第一圆孔和第二圆孔，第一圆孔和第二圆孔沿试块本体的宽度方向开设；试块本体在第二槽孔的正上方开设有第三圆孔，第三圆孔沿试块本体的宽度方向开设；第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔为圆孔反射体，用于检测焊缝中部缺陷；第一槽孔和第二槽孔轴线之间的距离满足斜探头至少二次反射波的回波声程，当采用本发明的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块测定焊缝缺陷时，将斜探头放置在试块本体的顶面或底面，斜探头向试块本体内倾斜发射超声波，斜探头发射出的超声波能够在试块本体的底面和顶面之间来回反射前行；调整斜探头的位置，使斜探头发射的超声波经过至少两次反射后到达第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔、第一槽孔以及第二槽孔；根据第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔的反射波回波dB值制作孔深度的距离-波幅曲线；根据第一槽孔和第二槽孔的反射波回波dB值制作槽孔孔高-波幅曲线；通过距离-波幅曲线以及槽孔孔高-波幅曲线来对焊缝缺陷进行分析。由此可见，通过本发明的对比反射体试块检测焊缝缺陷时，斜探头发射出的超声波经过多次反射，前进路径为折线，因此当探测面有阻挡不宜清除时，通过本发明的对比反射体试块能够不受被测表面不易排除的异物的影响，准确地检测出焊缝处的缺陷，解决了现有技术中存在的问题。
由上述本发明测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块的有益效果可知，本发明的方法解决了以下技术问题：实际现场检测过程中，采用直射波或一次反射波法，焊缝探测面必须清理打磨，然而现场条件，一些探测面不易全部清理打磨。采用本发明的多次反射波探伤检测能够提高检测工作效率以及这类焊缝探伤的可检性。综上所述，本发明的测定较厚板材焊缝缺陷的方法操作简便，能够准确的检测出表面具有不易排除的异物的被测表面焊缝处的缺陷。
附图说明
图1本发明试块本体各面的定义示意图；
图2为本发明实施例中检测焊缝条状缺陷对比反射体试块的主视图；
图3为图2所示实施例的俯视图；
图4为图2所示实施例的立体图；
图5为本发明实施例中检测焊缝点状缺陷对比反射体试块的主视图；
图6为图5所示实施例的俯视图；
图7为图5所示实施例的立体图；
图8为5P6X6K2二次反射波距离-波幅曲线(条状缺陷探伤使用)；
图9为5P6X6K2二次反射波孔高-波幅曲线(条状根部缺陷探伤使用)；
图10为本发明应用实例示意图。
图中，1-试块本体，2-斜探头，3-第一圆孔，4-第二圆孔，5-第一槽孔，6-第三圆孔，7-第二槽孔，8-圆弧状凹槽，9-钢柱，10-焊缝，11-混凝土面板，12-翼缘板，13-钢梁，14-不易排除的异物。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明作进一步的说明。
参照图1～图4，本发明一实施例的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，用于检测焊缝中条状缺陷，包括试块本体1，试块本体1的形状为长方体，参照图1，试块本体1的第一面1-1和第二面1-2为试块本体1厚度方向的一组对面，试块本体1的第三面1-3和第四面1-4为试块本体1宽度方向的一组对面，试块本体1的第五面1-5和第六面1-6为试块本体1长度方向的一组对面；试块本体1的厚度t与所检测焊缝母材的厚度相同，试块本体1的厚度t为10～40mm，试块本体1的宽度H大于斜探头2宽度的2倍；如图2～图4所示，试块本体1底面(即第二面1-2)在长度方向的两端(即在靠近第五面1-5和第六面1-6)分别开设有第一槽孔5和第二槽孔7，第一槽孔5和第二槽孔7的截面形状均为正方形，第一槽孔5和第二槽孔7沿试块本体1的宽度方向贯穿试块本体1的底面；如图2和图4所示，试块本体1在第一槽孔5的正上方从上至下依次开设有第一圆孔3和第二圆孔4，第一圆孔3和第二圆孔4沿试块本体1的宽度方向贯穿试块本体1；试块本体1在第二槽孔7的正上方开设有第三圆孔6，第三圆孔6沿试块本体1的宽度方向(即第三面1-3至第四面1-4的方向)贯穿试块本体1；第一槽孔5和第二槽孔7轴线之间的距离满足斜探头2至少二次反射波的回波声程。
参照图1、图5～图7，本发明另一实施例的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，用于检测焊缝中点状缺陷，包括试块本体1，试块本体1的形状为长方体，参照图1，试块本体1的第一面1-1和第二面1-2为试块本体1厚度方向的一组对面，试块本体1的第三面1-3和第四面1-4为试块本体1宽度方向的一组对面，试块本体1的第五面1-5和第六面1-6为试块本体1长度方向的一组对面；试块本体1的厚度t与所检测焊缝母材的厚度相同，试块本体1的厚度t为10～40mm，试块本体1的宽度H大于斜探头2宽度的2倍；如图5～图7所示，试块本体1底面(即第二面1-2)在长度方向的两端(即在靠近第五面1-5和第六面1-6)分别开设有第一槽孔5和第二槽孔7，第一槽孔5和第二槽孔7的截面形状均为正方形，第一槽孔5和第二槽孔7沿试块本体1的宽度方向未贯穿试块本体1的底面；如图5和图7所示，试块本体1在第一槽孔5的正上方从上至下依次开设有第一圆孔3和第二圆孔4，第一圆孔3和第二圆孔4为沿试块本体1的宽度方向的盲孔；试块本体1在第二槽孔7的正上方开设有第三圆孔6，第三圆孔6为沿试块本体1的宽度方向(即第三面1-3至第四面1-4的方向)的盲孔；试块本体1上在第一圆孔3、第二圆孔4、第三圆孔6、第一槽孔5和第二槽孔7的开口端均开设有圆弧状凹槽8，第一圆孔3、第二圆孔4、第三圆孔6、第一槽孔5和第二槽孔7的开口端均位于对应圆弧状凹槽8圆弧面的顶部，圆弧状凹槽8的直径为10～30mm；第一圆孔3、第二圆孔4和第三圆孔6的深度与第一槽孔5和第二槽孔7的长度相同，均为2～6mm。第一槽孔5和第二槽孔7轴线之间的距离满足斜探头2至少二次反射波的回波声程。
作为本发明上述两个实施例优选的实施方案，第一圆孔3、第二圆孔4和第三圆孔6孔径相同，且第一圆孔3、第二圆孔4和第三圆孔6的中心轴不处于试块本体1厚度方向的同一高度。第一槽孔5和第二槽孔7的孔高不相同。试块本体1的粗糙度与所检测焊缝母材的粗糙度相同。
作为本发明上述两个实施例优选的实施方案，第一圆孔3、第二圆孔4以及第三圆孔6的孔径A为1～3mm；第一槽孔5和第二槽孔7的孔高为1～2mm；第一圆孔3与第二圆孔4之间的净距为5t/12－A，第二圆孔4与第一槽孔5之间的净距为t/3－A/2第一槽孔5的孔高，第三圆孔6与第二槽孔7之间的净距为4t/5－A/2－第二槽孔7的孔高。
本发明的测定较厚板材焊缝缺陷的方法，通过上述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块进行，过程如下：
将斜探头2放置在试块本体1的顶面(即第一面1-1)或底面(即第二面1-2)，斜探头2向试块本体1内倾斜发射超声波，斜探头2发射出的超声波能够在试块本体1的底面和顶面之间来回反射前行；
调整斜探头2的位置，使斜探头2发射的超声波经过至少两次反射后到达第一圆孔3、第二圆孔4、第三圆孔6、第一槽孔5以及第二槽孔7，其中第一圆孔3、第二圆孔4、第三圆孔6为圆孔反射体，用于检测焊缝中部缺陷；第一槽孔5以及第二槽孔7为槽孔反射体，用于检测焊缝根部缺陷；
根据第一圆孔3、第二圆孔4和第三圆孔6的反射波回波dB值制作孔深度的距离-波幅曲线；
根据第一槽孔5和第二槽孔7的反射波回波dB值制作槽孔孔高-波幅曲线；
通过距离-波幅曲线以及槽孔孔高-波幅曲线来对焊缝缺陷进行分析。
作为本发明优选的实施方案，当试块本体1的粗糙度与焊缝母材的粗糙度不同时，对距离-波幅曲线图修正。
实施例
本实施例的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块的使用方法如下：
本实施例中，测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块用于检测焊缝中条状缺陷。用多次反射波分别测试孔深度为(1/5)t、(1/4)t、(1/3)t、(2/3)t、(3/4)t和(4/5)t的反射波回波dB值制作孔深度的距离—波幅曲线。对比反射体试块的粗糙度与焊缝钢板的粗糙度相同，可不进行距离-波幅曲线图修正，本实施例中，试块本体1的顶面、底面与焊缝钢板的粗糙度相同。其中，用多次反射波分别测试孔深度为(1/5)t、(1/4)t和(2/3)t的反射波回波dB值时，将斜探头2放置在试块本体1的顶面(即第一面1-1)，第一圆孔3、第三圆孔6和第二圆孔4分别所处的位置为孔深度为(1/5)t、(1/4)t和(2/3)t；将斜探头2放置在试块本体1的底面(即第二面1-2)，第一圆孔3、第三圆孔6和第二圆孔4分别所处的位置为孔深度为(3/4)t、(1/3)t和(4/5)t。
以5P6X6K2探头为例，如图2～图4所示，二次反射波进行25mm厚、材质Q345钢板对接焊缝中缺陷探伤。对比反射体试块的尺寸为：长L＝200mm，厚度t＝25mm，宽度H＝30mm，对比反射体孔径为3mm(即第一圆孔3、第二圆孔4和第三圆孔6的直径为3mm)；第一槽孔5的宽度为1mm、高度为1mm；第二槽孔7的宽度为2mm、高度为2mm；第一槽孔5和第二槽孔7之间距离L1为135mm；以焊接母材钢板制作对比反射体试块。测试5P6X6K2二次反射波在厚度为25mm的对比反射体试块中Φ3孔的回波值如表1，按JG/T203-2007，A级检测制作距离-波幅曲线如图8所示。以此曲线进行焊缝超声波检测。槽孔的5P6X6K2二次反射波如表2，槽孔的孔高-波幅曲线如图9所示。
表1
Figure GDA0002808014590000081
表2
槽孔/mm 2X2 1X1
dB 10 6
由表1及图8可以看出，通过本发明的多次反射法制作的距离-波幅曲线(DAC)与采用超声波声程与检测焊缝时的声程轨迹基本相同，因此本发明能够避免检测超声波反射回波能量与直射波制作距离-波幅曲线(DAC)能量的差值，提高了焊缝检测缺陷回波能量分析的精确性。按相关协定或标准，检测焊缝中部缺陷，当缺陷深度对应的反射波幅超过图8中判废线及以上，必须返修；当缺陷深度对应的反射波幅在判废线与定量线之间，超过协定或标准允许的长度，必须返修。当缺陷深度对应的反射波幅在评定线一下，允许存在。按相关协定，检测焊缝根部缺陷，缺陷反射波幅超过图9直线以上必须返修，不超过图9直线的缺陷允许存在。
如图10所示，以某工程为例，H型钢梁与钢柱9焊接，施工的因素，造成焊缝探伤检测时，探测面受到限制，此时只能如图10所示的检测方法进行检测，采用本发明的对比反射体试块及方法，超声波多次反射法现场检测，发现多处焊缝中存在超过标准允许值的缺陷，告知施工人员进行返修。采用该发明的对该工程的质量控制取得了良好的效果。

Claims (10)

1.测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，其特征在于，包括试块本体(1)，试块本体(1)的形状为长方体，试块本体(1)的厚度与所检测焊缝母材的厚度相同，试块本体(1)的厚度t为10～40mm，试块本体(1)的宽度大于斜探头(2)宽度的2倍；
试块本体(1)底面在长度方向的两端分别开设有第一槽孔(5)和第二槽孔(7)，第一槽孔(5)和第二槽孔(7)的截面形状均为正方形，第一槽孔(5)和第二槽孔(7)沿试块本体(1)的宽度方向开设；
试块本体(1)在第一槽孔(5)的正上方从上至下依次开设有第一圆孔(3)和第二圆孔(4)，第一圆孔(3)和第二圆孔(4)沿试块本体(1)的宽度方向开设；
试块本体(1)在第二槽孔(7)的正上方开设有第三圆孔(6)，第三圆孔(6)沿试块本体(1)的宽度方向开设；
第一圆孔(3)、第二圆孔(4)和第三圆孔(6)孔径相同，第一槽孔(5)和第二槽孔(7)轴线之间的距离满足斜探头(2)至少二次反射波的回波声程。
2.根据权利要求1所述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，其特征在于，第一圆孔(3)、第二圆孔(4)和第三圆孔(6)的中心轴不处于试块本体(1)厚度方向的同一高度。
3.根据权利要求1所述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，其特征在于，第一槽孔(5)和第二槽孔(7)的孔高不相同。
4.根据权利要求1所述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，其特征在于，试块本体(1)的粗糙度与所检测焊缝母材的粗糙度相同。
5.根据权利要求1所述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，其特征在于，第一圆孔(3)、第二圆孔(4)以及第三圆孔(6)的孔径A为1～3mm；第一槽孔(5)和第二槽孔(7)的孔高为1～2mm；
第一圆孔(3)与第二圆孔(4)之间的净距为5t/12－A，第二圆孔(4)与第一槽孔(5)之间的净距为t/3－A/2－第一槽孔(5)的孔高，第三圆孔(6)与第二槽孔(7)之间的净距为4t/5－A/2－第二槽孔(7)的孔高。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，其特征在于，所述测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块为用于检测焊缝中条状缺陷的对比反射体试块时：
第一圆孔(3)、第二圆孔(4)和第三圆孔(6)沿试块本体(1)的宽度方向贯穿试块本体(1)；第一槽孔(5)和第二槽孔(7)沿试块本体(1)的宽度方向贯穿试块本体(1)的底面。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，其特征在于，所述测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块为用于检测焊缝点状缺陷的对比反射体试块时，试块本体(1)上在第一圆孔(3)、第二圆孔(4)、第三圆孔(6)、第一槽孔(5)和第二槽孔(7)的开口端均开设有圆弧状凹槽(8)，第一圆孔(3)、第二圆孔(4)、第三圆孔(6)、第一槽孔(5)和第二槽孔(7)的开口端均位于对应圆弧状凹槽(8)圆弧面的顶部，圆弧状凹槽(8)的直径为10～30mm；
第一圆孔(3)、第二圆孔(4)和第三圆孔(6)沿试块本体(1)的宽度方向的盲孔；第一槽孔(5)和第二槽孔(7)沿试块本体(1)的宽度方向未贯穿试块本体(1)的底面；第一圆孔(3)、第二圆孔(4)和第三圆孔(6)的深度与第一槽孔(5)和第二槽孔(7)的长度相同，均为3～6mm。
8.根据权利要求7所述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块，其特征在于，第一圆孔(3)、第二圆孔(4)、第一槽孔(5)开口端对应的圆弧状凹槽(8)沿试块本体(1)的厚度方向贯通为一个圆弧状凹槽；第三圆孔(6)和第二槽孔(7)开口端对应的圆弧状凹槽(8)沿试块本体(1)的厚度方向贯通为一个圆弧状凹槽。
9.测定较厚板材焊缝缺陷的方法，其特征在于，通过权利要求1所述的测定较厚板材焊缝缺陷的对比反射体试块进行，过程如下：
将斜探头(2)放置在试块本体(1)的顶面或底面，斜探头(2)向试块本体(1)内倾斜发射超声波，斜探头(2)发射出的超声波能够在试块本体(1)的底面和顶面之间来回反射前行；
调整斜探头(2)的位置，使斜探头(2)发射的超声波经过至少两次反射后到达第一圆孔(3)、第二圆孔(4)、第三圆孔(6)、第一槽孔(5)以及第二槽孔(7)；
根据第一圆孔(3)、第二圆孔(4)和第三圆孔(6)的反射波回波dB值制作孔深度的距离-波幅曲线；
根据第一槽孔(5)和第二槽孔(7)的反射波回波dB值制作槽孔孔高-波幅曲线；
通过距离-波幅曲线以及槽孔孔高-波幅曲线来对焊缝缺陷进行分析。
10.根据权利要求9所述的测定较厚板材焊缝缺陷的方法，其特征在于，当试块本体(1)的粗糙度与焊缝母材的粗糙度不同时，对距离-波幅曲线图修正。
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