浅谈建筑钢结构焊缝检测

钢结构工程的焊接施工，作为确保工程质量的重要施工工序，直接决定着钢结构工程整体质量水平。

1 建筑钢结构焊缝无损探伤检验中存在的问题及解决措施

近年来，随着我国城市化建设进程的不断加快，各类建筑与日俱增。钢结构以其自身诸多的优点，被广泛应用于建筑工程建设当中。焊接是钢结构构件连接的主要加工方法，其在钢结构建筑中具有无可替代的重要地位，而焊接质量的优劣直接关系到钢结构的整体质量。在焊接质量控制中，焊缝质量检验是非常重要的环节之一。

1.1 钢结构焊缝无损探伤检验常用的方法

1.1.1 超声波探伤技术。是指利用超声波检测仪探测材料结构内部缺陷的一种无损检测方法。目前，超声波探伤被广泛应用于建筑结构无损探伤检验中，具备操作简单、灵敏度高、成本低、探测效率高、对人体无损伤等优点，但是由于该方法在对缺陷进行定性定量评定时，受探伤技术人员技术水平和实践经验的影响较大，所以难以满足精确评定的要求。

1.1.2 射线无损检验法。由于该方法具备准确判定缺陷形状的优点，加之获取的缺陷定量信息可靠性较高，所以被广泛应用于密闭性要求较高的钢结构产品无损探伤检验中。但其缺点也比较明显，如射线对人体存在一定危害性，并且射线探伤的成本高，所需检验时间也相对较长。

1.1.3 磁粉探伤无损检测技术。主要是指在强磁场当中，当铁磁性材料存在表层缺陷时，会对磁粉产生吸附效果，通过对磁粉吸附的多少来判断焊缝内部是否存在缺陷。由于磁粉探伤仅能够发现磁性金属表面或是与表面极为接近处的焊缝缺陷，从而使得其只能作为定量分析之用，很难判断出缺陷的准确性质及具体深度。

1.2 焊缝无损探伤检验中存在的具体问题分析

鉴于上述几种检验方法中，超声波探伤在建筑钢结构焊缝检验中应用范围最广，为此，下面仅针对该方法在具体应用过程中存在的一些问题进行分析。

1.2.1 一次波盲区问题。因节点球焊缝本身的结构特点，使得超声波探伤检验仅能够从杆件的一侧进行，由于检验过程受到了一定的限制，致使无论选用任何一种折射角的探头进行一次波探伤时，都存在无法检测到的范围，这就是所谓的一次波盲区。正是因为盲区的存在，严重影响了实际检验效果，这样很容易引发各类问题。

1.2.2 曲率问题。通常情况下，螺栓球钢网架结构当中的杆件基本都是口径较小且管壁较薄的钢管，具体尺寸一般在8mm-160mm之间，由此可知其表面的曲率相对较大，这样一来便导致了超声波探头与被测工件之间的接触面积缩小，致使耦合条件差，声能的损失会变得十分严重，回波信号会大幅度降低，增大了灵敏度补偿值确定及调整的难度，而这一现象会对焊缝缺陷的长度测量及位置确定造成很大影响，利用经验公式计算出来的指示长度便会超出实际值。

1.2.3 伪缺陷信号的识别问题。在采用无损探伤技术对建筑钢结构的焊缝进行检验时，一旦出现伪缺陷信号显示，很容易导致检验结果错误或是漏检等情况发生。引起伪缺陷信号的因素主要包括以下几个方面：圆度不足、破口角度存在偏差、间隙量偏差以及根部反射等等。

1.3 解决措施

针对上述检验中存在的具体问题，可以采取以下措施加以解决：

1.3.1 控制好超声波探头的晶片尺寸。通过对上文中的问题进行分析可知，在整个检验过程中，想要进一步确保检验结果的正确性，超声波探头是非常关键的关节。在焊縫的实际检验过程中，对于超声波探头的要求如下：杂波少、尺寸小、能量集中、指导性好、前沿短等等。为此，在探头的选用上必须控制好晶片尺寸。如可采用小管径的单晶斜探头，它的晶片尺寸是6×6mm、前沿距离为5mm左右、外形尺寸为11×19mm，基本符合超声波探头在实际检测过程中的使用要求。

1.3.2 合理确定K值。由于超声波频率会对建筑钢结构焊缝检验的结果造成较大的影响，所以应根据灵敏度高、频率高、分辨力高、指向性高的要求以及焊缝特点，选用频率为5MHz的探头。为了提高检测质量，探头K值的选定要着重于考虑三个方面，即保证声速中心线与危险性缺陷具备垂直关系，保证声速能够扫查到焊缝的整个截面，保证声速具备一定的灵敏度。根据以往检测的经验，K值可利用公式确定：K≥（A+B+L0）/T 上式中中，A表示球面与管壁内接点到外焊缝边缘的水平距离（mm）；B表示内焊缝宽（mm）；L0是探头的前沿

距离；T则表示钢管杆件的管厚度。通过公式计算，可采取K值为2.5或3的探头。

1.3.3 对探头的曲面进行修磨。在钢管曲率较大且半径不同的前提下，探头与钢管之间的有效面积会有所减小，这样便会导致声速严重扩散，从而使声波很难进入到焊缝当中。为此，在实际检验中，应当将与探头接触的表面进一步缩小，使他们之间形成一个相同的曲面，这样能够进一步确保检测结果的准确性。

2 建筑钢结构焊缝无损探伤检测技术的发展趋势

近些年来，随着计算机技术、图形图像处理技术以及电子测量技术的不断发展和完善，为钢结构焊缝无损检测技术的发展提供了有利条件，在未来一段时期内，钢结构焊缝无损检测技术应当朝着检测仪器自动化和数据处理智能化这两个方面发展，具体内容如下：

2.1 检测仪器智能化

现阶段的无损检测基本都是由人工操作完成的，如磁粉检测等等，这样一来整个检测过程受人为因素的影响较大，从而会影响到实际检测结果，致使获得的检测数据准确性和客观性不足。而实现检测仪器自动化，则能够降低人为因素对检测结果的影响，使数据误差缩小到最低限度。

2.2 数据处理智能化

通常情况下，检测仪器在使用过程中，基本都会发出噪音，而焊缝无损检测主要凭借的都是一些声学、热力学以及电磁学，它们对于噪音都非常敏感，为此，在实际检测过程中的滤波降噪成为数据处理环节中的一项重要工作。当前，神经网络是焊缝无损检测研究的重要课题之一，其不但能够对各种数据进行滤波处理，而且还能进一步降低噪音带来的影响，一些专家学者将神经网络与数据信息处理技术有机地融合到一起，构建出了一些新的算法，如FNN、RS等等，这在一定程度上推动了无损检测技术数据处理智能化的发展。

参考文献：

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