CN111398417B - 桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法 - Google Patents

桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，包括以下步骤：步骤一、利用板边测量法调整超声波检测仪，板边测量法具体操作步骤如下：(1)首先用碳钢折射角探头在碳钢试块CSK‑IA上进行零点调整：实测入射点、折射角和前沿长度；(2)、然后在超声波检测仪上改变碳钢声速；(3)、复合钢板试块的板边测试水平和深度的位置尺寸，使仪器显示的水平和深度的读数与试块的水平和深度尺寸相一致；步骤二、采用调整后超声波检测仪直接检测被检工件，读出定位和定量值。本发明省去了大量的补偿计算，也避免了补偿计算中材质、焊缝形成的工艺条件、板厚等复杂因素引起的不确定性，同时大大简化了操作，有利于现场检测工作的实施。

Description

桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法
技术领域
本发明涉及一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，属于桥梁无损检测技术领域。
背景技术
不锈钢复合钢板是一种新型桥梁桥面板用钢板，通常是在基体碳钢板上复合一层较薄的不锈钢板，它既保持了碳钢板原有的较高的强度、塑性、韧性以及较好的焊接性、抗疲劳性能，又兼备了不锈钢板良好的耐蚀性。复合板解决了钢桥桥面钢板的长效防腐问题，提高了桥梁的使用寿命，减少了桥梁的维护成本，因此近年来不锈钢复合钢板开始逐渐应用于有较高防腐要求的桥梁桥面钢板的制造中。
桥面用不锈钢复合钢板由于基层碳钢与覆层不锈钢在化学成分、显微组织、物理性能等方面存在较大差异，使得制造过程中复合板对接熔化焊接时比较容易出现成分偏析或者其它焊接缺陷，特别是碳钢与焊缝邻近的区域出现脱碳导致该区域强度下降，并导致在不同材质焊接界面形成类马氏体组织，使得覆层或过渡层焊缝和基板焊缝金属结合部位很容易出现焊接缺陷，作为质量控制手段，需要无损检测识别并判断。
复合板对接焊缝的无损检测方法有X射线检测、渗透检测和超声波探伤，但X射线检测无法确定缺陷深度，而渗透检测只能检测焊缝的表面缺陷。超声波检测理论上能检测出内部缺陷的位置和深度，但在复合板对接焊缝探伤中，由于超声波在两种不同声速的固体介质中传播，从而导致对缺陷水平和深度定位测量不准，带来较大的定位误差和定量误差，可能造成对缺陷的漏检和误判，这也是目前复合钢板无损探伤的一个难题。
解决复合板超声检测缺陷水平和深度定位不准的问题，就是解决超声检测组合系统(仪器、探头和试块)的调整和补偿的问题。目前已有的做法是采用理论研究和计算的方法，算出定量/定位误差和补偿值，再对实际测量值进行定量补偿(波高)和定位补偿后得到检测结果，该方法虽有一定的可行性，但存在操作过程复杂且多变的情况：基板和复合板的厚度、实际工件衰减系数和理论值的差异、不同工艺条件导致的不锈钢晶粒度变化等因素都可能使计算结果与实际有偏差，这些不确定因素使每次实际测量结果(补偿后)误差较大，且整个计算和调整过程复杂，对检测人员的理论和操作水平要求较高，不利于大面积检测工作的展开。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够克服计算补偿方法不足的桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、利用板边测量法调整超声波检测仪，板边测量法具体操作步骤如下：
(1)首先用碳钢折射角探头在碳钢试块CSK-IA上进行零点调整：实测入射点、折射角和前沿长度；
(2)、然后在超声波检测仪上改变碳钢声速3230m/s为不锈钢声速3100m/s；
(3)、用被检工件的一部分制作复合钢板试块，在复合钢板试块的板边测试水平和深度的位置尺寸；移动探头找到端角反射的最大波高，稳定探头不动，测量探头前部到试块边的水平距离，此时若仪器显示的读数与试块的深度H和水平尺寸L0不一致时，则使用“+、-”键或“左、右箭头”键进行调整；深度尺寸不准时调整折射角度，水平尺寸不准时调整前沿距离，使仪器显示的水平和深度的读数与试块的水平和深度尺寸相一致；
步骤二、采用调整后超声波检测仪直接检测被检工件，读出定位和定量值。
优选的，对步骤一完成调整后的超声波检测仪进行检测灵敏度的设定。
优选的，检测灵敏度的设定采用对比试块来完成。
优选的，DAC曲线按所用探头和仪器在对比试块上实测的数据生成。
优选的，选取试块上的各点，制作DAC曲线。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，在虚拟的入射角和前沿数据条件下，仪器读取的水平和深度值与钢板试块两端面的水平和深度尺寸(L0和H)一致，直接将仪器调整到可以实际检测的状态，省去了大量的补偿计算，也避免了补偿计算中材质、焊缝形成的工艺条件、板厚等复杂因素引起的不确定性，同时大大简化了操作，有利于现场检测工作的实施。
附图说明
图1为板边测量的示意图。
图2、图3为对比试块的示意图。
图4、图5为对比试块制作DAC曲线的测量点的示意图。
具体实施方式
本实施例中的一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，它包括以下步骤：
步骤一、利用板边测量法调整超声波检测仪，板边测量法具体操作步骤如下：
(1)首先用碳钢折射角探头在碳钢试块CSK-IA上进行零点调整：实测入射点、折射角和前沿长度；
(2)、然后在超声波检测仪上改变碳钢声速3230m/s为不锈钢声速3100m/s(声速改变非常重要，不改变声速探测结果不准。改变声速后在复合钢板对比试块的板边调整深度尺寸时探头角度变小。而不改变声速时探头角度变大，影响探测结果的准确性)；
(3)、用被检工件的一部分制作复合钢板试块，在复合钢板试块的板边测试水平和深度的位置尺寸，试块的深度是根据被检工件的厚度H而定；移动探头找到端角反射的最大波高，稳定探头不动，测量探头前部到试块边的水平距离，此时若仪器显示的读数与试块的深度H和水平尺寸L0不一致时，则使用“+、-”键或“左、右箭头”键进行调整；深度尺寸不准时调整折射角度，水平尺寸不准时调整前沿距离使仪器显示的水平和深度的读数与试块的水平和深度尺寸相一致；
这时候的入射角α3是一个虚拟的值，与超声波从楔块入射到不锈钢层的入射角α1和从不锈钢入射到碳钢中的入射角α2都不同，是将复合板虚拟成单一材质(与不锈钢和碳钢都不同)的钢板后形成的，同理，仪器前沿距离l2与探头实际前沿距离l1也不同，见图1；
在虚拟的入射角和前沿数据条件下，仪器读取的水平和深度值与钢板试块两端面的水平和深度尺寸(L0和H)一致，直接将仪器调整到可以实际检测的状态，省去了大量的补偿计算，也避免了补偿计算中材质、焊缝形成的工艺条件、板厚等复杂因素引起的不确定性，同时大大简化了操作，有利于现场检测工作的实施；
步骤二、检测灵敏度的设定
检测灵敏度的设定采用专用对比试块来完成；
对比试块如图2、图3所示，距离-波幅(DAC)曲线按所用探头和仪器在对比试块上实测的数据生成。制作DAC曲线，选取试块上的各点，如图4、图5所示；
按以上步骤完成对超声波仪器的调整、DAC曲线制作，以及试块检测验证后，就具备了实际检测工件的条件；
步骤三、采用调整后超声波检测仪直接检测被检工件，读出定位和定量值。
探头参数的选择根据复合板的厚度情况考虑。
例：以碳钢折射角60°为例，碳钢中的折射角是60°，探头前沿距离是9mm。使用板边测量法经过钢板试块测量修正后，复合钢板中的虚拟入射角变成58.4°，虚拟前沿距离变成6.6mm；用调整好的超声波仪器测量实际试块，结果见表1。
表1试块实际测量结果
Figure GDA0003783128100000041
检测精度：深度误差约±2％，水平误差约+5％/-1.5％，验证效果良好。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
步骤一、利用板边测量法调整超声波检测仪，板边测量法具体操作步骤如下：
(1)首先用碳钢折射角探头在碳钢试块CSK-IA上进行零点调整：实测入射点、折射角和前沿长度；
(2)、然后在超声波检测仪上改变碳钢声速3230m/s为不锈钢声速3100m/s；
(3)、用被检工件的一部分制作复合钢板试块，在复合钢板试块的板边测试水平和深度的位置尺寸；移动探头找到端角反射的最大波高，稳定探头不动，测量探头前部到试块边的水平距离，此时若仪器显示的读数与试块的深度H和水平尺寸L0不一致时，则使用“+、-”键或“左、右箭头”键进行调整，使仪器显示的水平和深度的读数与试块的水平和深度尺寸相一致；
深度尺寸不准时调整折射角度，水平尺寸不准时调整前沿距离；
步骤二、采用调整后超声波检测仪直接检测被检工件，读出定位和定量值。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，其特征在于：对步骤一完成调整后的超声波检测仪进行检测灵敏度的设定。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，其特征在于：检测灵敏度的设定采用对比试块来完成。
4.根据权利要求3所述的一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，其特征在于：DAC曲线按所用探头和仪器在对比试块上实测的数据生成。
5.根据权利要求4所述的一种桥梁桥面板用不锈钢复合钢板对接焊缝的超声波检测方法，其特征在于：选取试块上的各点，制作DAC曲线。
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