CN113125504B - 一种钢结构焊缝检测工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构焊缝检测工艺，属于钢结构技术领域，本发明可以通过基于无损探伤技术起作为主要的检测手段，对于不易探测到的焊缝区域，通过通过氧气吹拂，排出该区域内的空气，随后取多个检测微球覆盖该区域，并立即覆膜然后加压，待缺陷处的检测微球与缺陷处存在的氧气反应，利用反应产生的热量实现加热熔化进行填充渗透，然后利用热红外成像仪进行成像，基于检测微球的熔化状态以及钢结构焊缝处的温度分布状态来确定缺陷类型，检测微球的熔化区域存在裂纹或者表面气孔等表面缺陷，钢结构焊缝处的温度分布不连续区域存在内部缺陷，与现有技术相比，本发明可以针对不易直接探测到的焊缝区域，对缺陷区域及类型进行有效的探测。

Description

一种钢结构焊缝检测工艺

技术领域

本发明涉及钢结构技术领域，更具体地说，涉及一种钢结构焊缝检测工艺。

背景技术

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。

焊缝连接和螺栓连接是钢结构工程构件连接的两种主要方式，其中，以焊缝连接在钢结构中施工中的工作量最大，也最易于出现问题，如何保证焊缝连接的质量，对焊接施工进行有效的检测，是钢结构工程质量控制的重中之重。目前，用于钢结构无损探伤的方法主要有：涡流检测、渗透检测、射线检测、超声检测、铁磁粉检测，以超声检测在实际的应用工程中最为普遍。

现有钢结构焊缝的超声波检测用耦合剂主要是用来排除探头和被测物之间的空气，使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。目前的耦合剂主要是以机油、变压器油、润滑脂、甘油、水玻璃或工业胶水、化学浆糊等；当接触面的平整度不均一时，无法在充填不平凹坑的同时保证较高的润滑度和湿润性，容易产生磨损，耦合剂流失严重，耦合损耗大，声能透过率减小的问题，尤其是针对特殊环境下探头不易操作的焊缝区域，传统的超声波等探伤设备难以实现有效的检测。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钢结构焊缝检测工艺，可以通过基于无损探伤技术起作为主要的检测手段，对于不易探测到的焊缝区域，通过通过氧气吹拂，排出该区域内的空气，随后取多个检测微球覆盖该区域，并立即覆膜然后加压，待缺陷处的检测微球与缺陷处存在的氧气反应，利用反应产生的热量实现加热熔化进行填充渗透，然后利用热红外成像仪进行成像，基于检测微球的熔化状态以及钢结构焊缝处的温度分布状态来确定缺陷类型，检测微球的熔化区域存在裂纹或者表面气孔等表面缺陷，钢结构焊缝处的温度分布不连续区域存在内部缺陷，与现有技术相比，本发明可以针对不易直接探测到的焊缝区域，对缺陷区域及类型进行有效的探测。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种钢结构焊缝检测工艺，包括以下步骤：

S1、对钢结构焊缝表面进行清理，然后进行外观检验，确定可视化缺陷；

S2、外观检验后，对可操作的钢结构焊缝区域进行无损探伤检测，获取检测结果；

S3、对难以操作的钢结构焊缝区域通过氧气吹拂，排出该区域内的空气，随后取多个检测微球覆盖该区域，并立即覆膜然后加压；

S4、等待3-5min，缺陷处的检测微球熔化进行填充渗透，然后利用热红外成像仪进行成像；

S5、基于检测微球的熔化状态以及钢结构焊缝处的温度分布状态来确定缺陷类型，检测微球的熔化区域存在裂纹或者表面气孔等表面缺陷，钢结构焊缝处的温度分布不连续区域存在内部缺陷。

进一步的，所述步骤S2中对于局部探伤的焊缝，有不允许的缺陷时，在该缺陷的延伸部位增加探伤长度，增加的长度不小于该焊缝的长度的10％，且不小于200mm，当仍有不允许的缺陷时，对该焊缝100％探伤检查。

进一步的，所述步骤S2中对于角焊缝厚度<12mm，采用最少10％磁粉探伤或着色探伤；对于角焊缝厚度≥12mm，采用最少20％超声波探伤及最少20％磁粉探伤或着色探伤。

进一步的，所述步骤S2中对于部分焊透焊缝，采用最少20％超声波探伤及最少20％磁粉探伤或着色探伤；对于完全焊透焊缝，采用100％超声波探伤及100％磁粉探伤或着色探伤。

进一步的，所述步骤S3中的检测微球包括热流变外壳、磁气囊、多个自发热块、多个导热丝以及定形网衣，所述磁气囊内镶嵌连接于热流变外壳内端，所述定形网衣连接于磁气囊外端，所述自发热块均匀连接于定形网衣的节点处，所述导热丝均匀连接于定形网衣和磁气囊之间，检测微球上的自发热块可以与缺陷处的氧气反应然后释放出热量对热流变外壳进行加热，迫使其熔化后并在压力作用下向缺陷处填充，从而对焊缝处进行加热，自身的热量以及焊缝处热量以及内部缺陷处的热量三者具有明显的区别，在通过热红外成像后可以明确缺陷特征以及类型。

进一步的，所述热流变外壳采用热熔性材料和焊锡粉末混合制成，且热熔性材料和焊锡粉末的混合质量比为1:2-3，正常状态下热流变外壳为固态，在受到自发热块的加热后会熔化然后向缺陷区域填充并进行加热，轻度缺陷可以直接通过焊锡粉末进行补焊。

进一步的，所述磁气囊采用不透气的弹性材料制成空心球状结构，所述磁气囊内填充有磁粉和高热膨胀系数的气体，磁气囊通过磁粉具有一定的磁性，不仅可以相互吸附实现密集填充，有利于对焊缝处进行全覆盖，而高热膨胀系数的气体在受热会迫使磁气囊同步膨胀，从而挤压熔化后的热流变外壳进行填充。

进一步的，所述高热膨胀系数的气体优选为氢气，且氢气与磁粉的体积比为0.5-1:1，既可以保证磁气囊在受热后具有明显的膨胀现象，同时保证磁气囊具有足够的磁性。

进一步的，所述定形网衣和导热丝均采用硬质导热材料制成，且定形网衣为网状结构，所述自发热块采用还原性铁粉制成，定形网衣和导热丝可以充分对热流变外壳进行加热熔化，其中定形网衣还起到对检测微球的定形作用，避免热流变外壳在熔化后出现形变现象而导致检测微球出现相互吸附而偏位的情况出现，同时还可以供膜进一步形变进行贴合挤压。

进一步的，所述步骤S3中覆膜的膜上连接有多个均匀分布的磁吸点，且磁吸点之间的间距小于定形网衣的网孔直径，一方面可以保证膜可以对检测微球进行覆盖贴合，避免出现空隙区域的氧气形成干扰，并且在热流变外壳部分熔化后，膜可以在磁气囊的磁吸作用下，穿过定形网衣继续形变，并对熔化后的热流变外壳进行挤压，促使热流变外壳对缺陷区域进行充分填充，提高检测效果。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以通过基于无损探伤技术起作为主要的检测手段，对于不易探测到的焊缝区域，通过通过氧气吹拂，排出该区域内的空气，随后取多个检测微球覆盖该区域，并立即覆膜然后加压，待缺陷处的检测微球与缺陷处存在的氧气反应，利用反应产生的热量实现加热熔化进行填充渗透，然后利用热红外成像仪进行成像，基于检测微球的熔化状态以及钢结构焊缝处的温度分布状态来确定缺陷类型，检测微球的熔化区域存在裂纹或者表面气孔等表面缺陷，钢结构焊缝处的温度分布不连续区域存在内部缺陷，与现有技术相比，本发明可以针对不易直接探测到的焊缝区域，对缺陷区域及类型进行有效的探测。

(2)检测微球包括热流变外壳、磁气囊、多个自发热块、多个导热丝以及定形网衣，磁气囊内镶嵌连接于热流变外壳内端，定形网衣连接于磁气囊外端，自发热块均匀连接于定形网衣的节点处，导热丝均匀连接于定形网衣和磁气囊之间，检测微球上的自发热块可以与缺陷处的氧气反应然后释放出热量对热流变外壳进行加热，迫使其熔化后并在压力作用下向缺陷处填充，从而对焊缝处进行加热，自身的热量以及焊缝处热量以及内部缺陷处的热量三者具有明显的区别，在通过热红外成像后可以明确缺陷特征以及类型。

(3)热流变外壳采用热熔性材料和焊锡粉末混合制成，且热熔性材料和焊锡粉末的混合质量比为1:2-3，正常状态下热流变外壳为固态，在受到自发热块的加热后会熔化然后向缺陷区域填充并进行加热，轻度缺陷可以直接通过焊锡粉末进行补焊。

(4)磁气囊采用不透气的弹性材料制成空心球状结构，磁气囊内填充有磁粉和高热膨胀系数的气体，磁气囊通过磁粉具有一定的磁性，不仅可以相互吸附实现密集填充，有利于对焊缝处进行全覆盖，而高热膨胀系数的气体在受热会迫使磁气囊同步膨胀，从而挤压熔化后的热流变外壳进行填充。

(5)高热膨胀系数的气体优选为氢气，且氢气与磁粉的体积比为0.5-1:1，既可以保证磁气囊在受热后具有明显的膨胀现象，同时保证磁气囊具有足够的磁性。

(6)定形网衣和导热丝均采用硬质导热材料制成，且定形网衣为网状结构，自发热块采用还原性铁粉制成，定形网衣和导热丝可以充分对热流变外壳进行加热熔化，其中定形网衣还起到对检测微球的定形作用，避免热流变外壳在熔化后出现形变现象而导致检测微球出现相互吸附而偏位的情况出现，同时还可以供膜进一步形变进行贴合挤压。

(7)覆膜的膜上连接有多个均匀分布的磁吸点，且磁吸点之间的间距小于定形网衣的网孔直径，一方面可以保证膜可以对检测微球进行覆盖贴合，避免出现空隙区域的氧气形成干扰，并且在热流变外壳部分熔化后，膜可以在磁气囊的磁吸作用下，穿过定形网衣继续形变，并对熔化后的热流变外壳进行挤压，促使热流变外壳对缺陷区域进行充分填充，提高检测效果。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明检测微球检测时的结构示意图；

图3为本发明检测微球的结构示意图；

图4为本发明检测微球覆膜初期的结构示意图；

图5为本发明检测微球覆膜后期的结构示意图。

图中标号说明：

1热流变外壳、2磁气囊、3自发热块、4导热丝、5定形网衣。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种钢结构焊缝检测工艺，包括以下步骤：

S1、对钢结构焊缝表面进行清理，然后进行外观检验，确定可视化缺陷；

S2、外观检验后，对可操作的钢结构焊缝区域进行无损探伤检测，获取检测结果；

S3、对难以操作的钢结构焊缝区域通过氧气吹拂，排出该区域内的空气，随后取多个检测微球覆盖该区域，并立即覆膜然后加压；

S4、等待3-5min，缺陷处的检测微球熔化进行填充渗透，然后利用热红外成像仪进行成像；

S5、基于检测微球的熔化状态以及钢结构焊缝处的温度分布状态来确定缺陷类型，检测微球的熔化区域存在裂纹或者表面气孔等表面缺陷，钢结构焊缝处的温度分布不连续区域存在内部缺陷。

步骤S2中对于局部探伤的焊缝，有不允许的缺陷时，在该缺陷的延伸部位增加探伤长度，增加的长度不小于该焊缝的长度的10％，且不小于200mm，当仍有不允许的缺陷时，对该焊缝100％探伤检查。

步骤S2中对于角焊缝厚度<12mm，采用最少10％磁粉探伤或着色探伤；对于角焊缝厚度≥12mm，采用最少20％超声波探伤及最少20％磁粉探伤或着色探伤。

步骤S2中对于部分焊透焊缝，采用最少20％超声波探伤及最少20％磁粉探伤或着色探伤；对于完全焊透焊缝，采用100％超声波探伤及100％磁粉探伤或着色探伤。

请参阅图3，步骤S3中的检测微球包括热流变外壳1、磁气囊2、多个自发热块3、多个导热丝4以及定形网衣5，磁气囊2内镶嵌连接于热流变外壳1内端，定形网衣5连接于磁气囊2外端，自发热块3均匀连接于定形网衣5的节点处，导热丝4均匀连接于定形网衣5和磁气囊2之间，检测微球上的自发热块3可以与缺陷处的氧气反应然后释放出热量对热流变外壳1进行加热，迫使其熔化后并在压力作用下向缺陷处填充，从而对焊缝处进行加热，自身的热量以及焊缝处热量以及内部缺陷处的热量三者具有明显的区别，在通过热红外成像后可以明确缺陷特征以及类型。

热流变外壳1采用热熔性材料和焊锡粉末混合制成，且热熔性材料和焊锡粉末的混合质量比为1:2-3，正常状态下热流变外壳1为固态，在受到自发热块3的加热后会熔化然后向缺陷区域填充并进行加热，轻度缺陷可以直接通过焊锡粉末进行补焊。

磁气囊2采用不透气的弹性材料制成空心球状结构，磁气囊2内填充有磁粉和高热膨胀系数的气体，磁气囊2通过磁粉具有一定的磁性，不仅可以相互吸附实现密集填充，有利于对焊缝处进行全覆盖，而高热膨胀系数的气体在受热会迫使磁气囊2同步膨胀，从而挤压熔化后的热流变外壳1进行填充。

高热膨胀系数的气体优选为氢气，且氢气与磁粉的体积比为0.5-1:1，既可以保证磁气囊2在受热后具有明显的膨胀现象，同时保证磁气囊2具有足够的磁性。

定形网衣5和导热丝4均采用硬质导热材料制成，且定形网衣5为网状结构，自发热块3采用还原性铁粉制成，定形网衣5和导热丝4可以充分对热流变外壳1进行加热熔化，其中定形网衣5还起到对检测微球的定形作用，避免热流变外壳1在熔化后出现形变现象而导致检测微球出现相互吸附而偏位的情况出现，同时还可以供膜进一步形变进行贴合挤压。

请参阅图4-5，步骤S3中覆膜的膜上连接有多个均匀分布的磁吸点，且磁吸点之间的间距小于定形网衣5的网孔直径，一方面可以保证膜可以对检测微球进行覆盖贴合，避免出现空隙区域的氧气形成干扰，并且在热流变外壳1部分熔化后，膜可以在磁气囊2的磁吸作用下，穿过定形网衣5继续形变，并对熔化后的热流变外壳1进行挤压，促使热流变外壳1对缺陷区域进行充分填充，提高检测效果。

内部缺陷例如裂纹或者气孔，其为封闭状态，内部的气体在受到加热后温度与直接受到加热的焊缝具有明显区别，从而实现检测。

本发明可以通过基于无损探伤技术起作为主要的检测手段，对于不易探测到的焊缝区域，通过通过氧气吹拂，排出该区域内的空气，随后取多个检测微球覆盖该区域，并立即覆膜然后加压，待缺陷处的检测微球与缺陷处存在的氧气反应，利用反应产生的热量实现加热熔化进行填充渗透，然后利用热红外成像仪进行成像，基于检测微球的熔化状态以及钢结构焊缝处的温度分布状态来确定缺陷类型，检测微球的熔化区域存在裂纹或者表面气孔等表面缺陷，钢结构焊缝处的温度分布不连续区域存在内部缺陷，与现有技术相比，本发明可以针对不易直接探测到的焊缝区域，对缺陷区域及类型进行有效的探测。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、对钢结构焊缝表面进行清理，然后进行外观检验，确定可视化缺陷；

S2、外观检验后，对可操作的钢结构焊缝区域进行无损探伤检测，获取检测结果；

S3、对难以操作的钢结构焊缝区域通过氧气吹拂，排出该区域内的空气，随后取多个检测微球覆盖该区域，并立即覆膜然后加压；

S4、等待3-5min，缺陷处的检测微球熔化进行填充渗透，然后利用热红外成像仪进行成像；

S5、基于检测微球的熔化状态以及钢结构焊缝处的温度分布状态来确定缺陷类型，检测微球的熔化区域存在裂纹或者表面气孔表面缺陷，钢结构焊缝处的温度分布不连续区域存在内部缺陷；

所述步骤S3中的检测微球包括热流变外壳（1）、磁气囊（2）、多个自发热块（3）、多个导热丝（4）以及定形网衣（5），所述磁气囊（2）内镶嵌连接于热流变外壳（1）内端，所述定形网衣（5）连接于磁气囊（2）外端，所述自发热块（3）均匀连接于定形网衣（5）的节点处，所述导热丝（4）均匀连接于定形网衣（5）和磁气囊（2）之间。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：所述步骤S2中对于局部探伤的焊缝，有不允许的缺陷时，在该缺陷的延伸部位增加探伤长度，增加的长度不小于该焊缝的长度的10％，且不小于200mm，当仍有不允许的缺陷时，对该焊缝100％探伤检查。

3.根据权利要求1所述的一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：所述步骤S2中对于角焊缝厚度<12mm，采用最少10％磁粉探伤或着色探伤；对于角焊缝厚度≥12mm，采用最少20％超声波探伤及最少20％磁粉探伤或着色探伤。

4.根据权利要求1所述的一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：所述步骤S2中对于部分焊透焊缝，采用最少20％超声波探伤及最少20％磁粉探伤或着色探伤；对于完全焊透焊缝，采用100％超声波探伤及100％磁粉探伤或着色探伤。

5.根据权利要求1所述的一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：所述热流变外壳（1）采用热熔性材料和焊锡粉末混合制成，且热熔性材料和焊锡粉末的混合质量比为1:2-3。

6.根据权利要求1所述的一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：所述磁气囊（2）采用不透气的弹性材料制成空心球状结构，所述磁气囊（2）内填充有磁粉和高热膨胀系数的气体。

7.根据权利要求6所述的一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：所述高热膨胀系数的气体优选为氢气，且氢气与磁粉的体积比为0.5-1:1。

8.根据权利要求5所述的一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：所述定形网衣（5）和导热丝（4）均采用硬质导热材料制成，且定形网衣（5）为网状结构，所述自发热块（3）采用还原性铁粉制成。

9.根据权利要求1所述的一种钢结构焊缝检测工艺，其特征在于：所述步骤S3中覆膜的膜上连接有多个均匀分布的磁吸点，且磁吸点之间的间距小于定形网衣（5）的网孔直径。

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