中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
某臨港重型裝備基地聯(lián)合廠房工程是國家重點工程，受業(yè)主委托對制造方產(chǎn)品進行檢測，檢測地點在制造方車間內(nèi)進行。其中吊車梁鋼結(jié)構(gòu)要求進行超聲波檢測。吊車梁的腹板和上翼板屬于全焊透T型焊縫結(jié)構(gòu)，進行超聲波檢測應(yīng)克服以下幾點問題：
㈠、焊縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，探頭難于選擇；
㈡、焊縫內(nèi)部缺陷產(chǎn)生部位不同，探傷面難于選擇；
㈢、難于區(qū)分缺陷波和變形波，缺陷位置和性質(zhì)難于判斷。
吊車梁的鋼結(jié)構(gòu)形狀為工字型的焊接結(jié)構(gòu)件，如下圖（A）所示。上下翼板厚度為δ=30、40、45mm，腹板規(guī)格為2750×17950，厚度為δ=18、22、30mm，材質(zhì)為Q345B。
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》GB50205、《鋼結(jié)構(gòu)手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》GB/T11345-2013標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)吊車梁加工圖紙要求，上翼板和腹板連接處焊縫為全熔透焊縫，此焊縫應(yīng)符合GB50205的Ⅰ級要求，即焊縫滿足于超聲波檢測的GB/T11345-2013的BⅠ級標(biāo)準(zhǔn)。
700t吊車梁的鋼結(jié)構(gòu)形狀示意圖
一、 探頭的選擇問題
T 形焊縫分為全熔透焊縫和半熔透焊縫，對于全焊透的T型焊縫的檢測，不能采用射線檢測，只有進行超聲波檢測。
超聲波檢測方法中分為縱波法、橫波法、表面波法、板波法、爬波法等。
通常GB/T11345的B級標(biāo)準(zhǔn)要求，采用橫波法探傷，使用一個斜探頭即可達到目的了，但考慮T型焊縫結(jié)構(gòu)特點，檢測時可以采用橫波法和縱波法相結(jié)合進行探傷，那么探頭就要用到直探頭和斜探頭。
如：選用2.5MHz φ14的直探頭， 2.5MHz 10×10 K2的斜探頭，還有2.5MHz 10×10 K1的斜探頭。
直探頭及K1的斜探頭用于發(fā)現(xiàn)上翼板側(cè)層狀撕裂、翼板與腹板間的未焊透及腹板與母材間未熔合等缺陷，K2的斜探頭用于發(fā)現(xiàn)其他位置常見面狀及點狀缺陷，如未熔合、未焊透、氣孔、夾渣等缺陷。
采用φ14的直探頭主要考慮焊縫寬度可能很小，在探測時容易檢測到缺陷。根據(jù)板的厚度在18-30之間，斜探頭選用K2的就可以了，斜探頭10×10的晶片尺寸比13×13的檢測時發(fā)現(xiàn)缺陷更靈敏，不容易漏檢，K1的斜探頭對未焊透和裂紋檢測靈敏度更好。
二、考慮探傷面的選擇
通常T型焊縫是在腹板位置處開坡口，常見缺陷集中在腹板側(cè)，檢測時腹板側(cè)是發(fā)現(xiàn)缺陷最主要的探傷面，但坡口與翼板處的未熔合缺陷與探頭主聲束不垂直，在腹板側(cè)檢測到的缺陷波不高，容易漏檢，可以用直探頭在翼板側(cè)對焊逢進行檢測，或用K1的斜探頭在翼板側(cè)檢測。
注意：使用K1的斜探頭和直探頭在翼板側(cè)掃查時，是看不到焊逢的，為了更好的找到焊逢的位置可以用劃線的辦法來解決。
用K1的斜探頭在翼板側(cè)掃查時，如果焊縫內(nèi)部沒有未焊透、未熔合、裂紋等缺陷，一般在兩倍的板厚范圍內(nèi)都沒有回波出現(xiàn)。
三、 結(jié)合現(xiàn)場檢測事例，對缺陷進行分析
首先了解焊接工藝、坡口形式，選擇探傷面，探頭移動區(qū)應(yīng)清除飛濺、鐵屑、油污及其他外部雜質(zhì)，探傷面表面粗糙度不大于6.3μm，耦合劑使用糨糊，儀器使用A型脈沖反射式超聲波探傷儀，儀器校驗合格，按照標(biāo)準(zhǔn)選用CSK-ⅠA試塊測前沿和K值，選用RB-Ⅱ試塊做距離波幅曲線，DAC-16dB做為基準(zhǔn)靈敏度，提高6dB做掃查靈敏度，探傷前準(zhǔn)備工作就做好了。
1、檢測腹板規(guī)格2750×17950，上翼板厚度δ=30mm、腹板厚度δ=18mm的吊車梁。腹板采用單面V型坡口，反面清根，手工焊打底，埋弧自動焊蓋面的焊接工藝。
用K2斜探頭對腹板進行單面雙側(cè)W掃查，K1斜探頭在上翼板側(cè)對焊縫進行探測。
K2斜探頭在腹板①位置檢測出缺陷波，深度大致分布在13～16mm之間，缺陷波幅在Ⅰ區(qū)，缺陷呈條狀，斜探頭在腹板②位置用二次反射波掃查，發(fā)現(xiàn)不了該缺陷，一般UT檢測，缺陷波幅很低不做記錄。
但是用K1斜探頭在上翼板④、⑤位置掃查，都存在缺陷波，波幅在Ⅲ區(qū)。探頭前后移動，波峰起伏變化快，方向感強，探頭水平移動，很長的一段距離都存在缺陷波。根據(jù)探頭深度位置確定缺陷在上翼板側(cè)附近，根據(jù)探頭水平位置確定缺陷在焊縫上。經(jīng)過對缺陷波形的分析（如圖Ⅰ），是上翼板側(cè)焊縫與母材未熔合，檢測位置及缺陷詳見圖（B）所示。
產(chǎn)生原因：焊縫開坡口側(cè)焊滿，反面清根后，采用埋弧自動焊焊接，電流過小，熔深不夠，造成靠近上翼板側(cè)焊縫與母材未熔合。
經(jīng)過現(xiàn)場返修，焊縫的表面打磨2-3mm，焊縫與翼板邊緣出現(xiàn)一條細細的未熔合線，而且未熔合的寬度是3-4mm左右。
產(chǎn)生原因：焊縫未焊滿，表面焊縫以下至3-4mm深產(chǎn)生未熔合，焊縫返修后余高增加，此現(xiàn)象消除了。
2、檢測腹板規(guī)格2750×17950，上翼板厚度δ=30mm、腹板厚度為δ=22mm的吊車梁。腹板采用雙面V型坡口，手工焊打底，埋弧自動焊蓋面的焊接工藝。
用直探頭在上翼板側(cè)對焊縫進行探測，K2斜探頭對腹板進行單面雙側(cè)W掃查。
先用K2斜探頭在腹板①、②、③位置均檢測出缺陷，深度大致分布在16～18mm之間，缺陷波斷斷續(xù)續(xù)此起彼伏，初步判斷為夾渣、氣孔等缺陷。
然后用φ14直探頭在上翼板側(cè)④位置對焊縫檢測，發(fā)現(xiàn)缺陷深度位置在25mm左右，多處存在缺陷波，波幅不等高，長度均超標(biāo)，根據(jù)深度顯示缺陷在上翼板側(cè)，懷疑存在層狀撕裂等危險缺陷。缺陷位置詳見圖（C）所示。缺陷波形見圖Ⅱ所示。
經(jīng)現(xiàn)場返修，確定焊縫處存在夾渣、氣孔等缺陷，對上翼板側(cè)母材靠近焊縫進行返修，再用滲透檢測確認(rèn)是裂紋。
產(chǎn)生原因：埋弧自動焊前，坡口清理不干凈，產(chǎn)生了夾渣、氣孔等缺陷；由于應(yīng)力等原因，熱影響區(qū)位置產(chǎn)生裂紋。
未熔合缺陷（1）：
缺陷波形顯示：
探傷儀示波屏顯示此缺陷為條狀未熔合缺陷，靜態(tài)波型很簡單，波峰尖銳，缺陷動態(tài)波形就像一座山起伏變化快，結(jié)合長度顯示。
當(dāng)探頭垂直與焊縫時，波峰變化迅速，當(dāng)探頭轉(zhuǎn)角掃查不容易發(fā)現(xiàn)缺陷。
未熔合缺陷（2）：
缺陷波形顯示：
斜探頭檢測面狀未熔合缺陷，缺陷的靜態(tài)波形是一高一低兩條缺陷波，兩條缺陷波之間的深度顯示就是未熔合的寬度，其動態(tài)波形顯示兩個波峰的包絡(luò)線。
夾渣缺陷：
缺陷波形顯示：
斜探頭檢測夾渣缺陷時，單個缺陷的靜態(tài)波形有游動信號的，單個動態(tài)波形顯示的波峰包絡(luò)線是忽高忽底的有多個波縫高點的呈鋸齒壯的包絡(luò)線。探頭轉(zhuǎn)角掃查波形的包絡(luò)線變化不大。夾渣缺陷為體積型缺陷，檢測中容易被發(fā)現(xiàn)。
氣孔缺陷：
缺陷波形顯示：
斜探頭檢測點狀氣孔缺陷時，靜態(tài)波形和動態(tài)波形如圖所示的包絡(luò)線極其象未熔合的波形，其區(qū)分在于氣孔的波幅高度沒有未熔合的波形波幅高，當(dāng)探頭左右移動時，未熔合的波形變化有長度感，當(dāng)探頭前后移動時未熔合的波形比氣孔波形快，當(dāng)探頭轉(zhuǎn)角掃查時，氣孔的波形仍舊時這樣變化。
氣孔為體積型缺陷，且對超聲波呈發(fā)散特性， 波幅比一定高。
直探頭掃查當(dāng)完好部位時存在一次底波，當(dāng)探頭在焊逢上方時，一次底波消失，沒有缺陷時，儀器沒有波形顯示。檢測發(fā)現(xiàn)裂紋深度要進行判斷，未熔合容易產(chǎn)生在腹板焊縫與上翼板的連接處，裂紋容易出現(xiàn)在腹板與上翼板焊縫的熔合區(qū)，深度顯示不同。
裂紋缺陷：
缺陷波形顯示：
檢測裂紋缺陷時，直探頭或斜探頭的靜態(tài)波形如圖所示，其波形方向感很強，而且波峰有分支，如果檢測時探頭的方向不是垂直于缺陷，很難發(fā)現(xiàn)此類缺陷。
綜合上面幾個實測的數(shù)據(jù)，吊車梁超聲波檢測中遇到的一些問題，反映了T型焊縫檢測時應(yīng)該注意的實際問題。
T型焊縫檢測時要注意結(jié)合坡口形式及焊接方法，根據(jù)超聲波檢測的缺陷動態(tài)及靜態(tài)波形顯示，可以分析出缺陷的性質(zhì)。在實際UT探傷時，探傷面和探頭至關(guān)重要，結(jié)合多方面因素選擇最佳方案進行檢測。
全熔透T型焊縫容易產(chǎn)生未熔合、未焊透、夾渣、氣孔等常見缺陷，還應(yīng)注意的是翼板很容易引起層狀撕裂，這在檢測過程中要選用適當(dāng)?shù)奶筋^，選用原則是盡量使可能產(chǎn)生的缺陷垂直于探頭主聲束，直探頭或K1斜探頭，且更容易發(fā)現(xiàn)層狀撕裂等缺陷，這兩種探頭對于未焊透檢測也是很靈敏的。
而且T型焊縫檢測在探傷面選擇上是很重要的，T型焊縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，偽缺陷及變形波較多，根據(jù)缺陷波形顯示和缺陷位置進行分析，再結(jié)合動態(tài)和靜態(tài)波形，綜合考慮多方面的因素，來判斷缺陷實際情況。
手工焊打底和埋弧自動焊蓋面的焊接過程中，其他缺陷如氣孔、夾渣等，采用標(biāo)準(zhǔn)的K2斜探頭就可以檢測的到。在兩種焊接方法中，埋弧自動焊更容易產(chǎn)生夾渣、未熔合等缺陷。
一般未熔合波幅較高，峰尖銳，有一定長度，有時也呈斷續(xù)狀，夾渣通常波峰此起彼伏，不只有一個缺陷波存在，波峰變化沒有未熔合快。
直探頭檢測時，對焊縫根部未焊透和層狀撕裂的缺陷波顯示深度不同，在一倍的板厚時發(fā)現(xiàn)的缺陷回波一般是根部未焊透，層狀撕裂的缺陷波顯示深度不在一倍的板厚處。
用K1斜探頭檢測層狀撕裂時，對焊縫根部未焊透的區(qū)分是深度和水平位置均不同，所以斜探頭還要結(jié)合水平位置定位才更準(zhǔn)確。直探頭檢測對缺陷判斷比斜探頭更容易。
