摘要：隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和建筑行業(yè)的不斷進步，鋼結(jié)構(gòu)因其高強度、輕質(zhì)、良好的塑性和韌性等優(yōu)點，在現(xiàn)代建筑工程中得到了廣泛應用。焊縫作為鋼結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其質(zhì)量直接關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。對鋼結(jié)構(gòu)焊縫進行無損檢測已成為確保結(jié)構(gòu)可靠性的關(guān)鍵步驟。本文首先概述了鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測的基本原理，并介紹了當前國內(nèi)外關(guān)于焊縫無損檢測標準的最新更新情況。隨后，詳細討論了幾種常見的焊縫缺陷修復方法，包括傳統(tǒng)焊接技術(shù)、激光焊接、電弧焊以及新型復合材料的應用等。文章展望了未來鋼結(jié)構(gòu)焊縫無損檢測技術(shù)與方法的發(fā)展趨勢，強調(diào)了智能化、自動化檢測系統(tǒng)的研發(fā)潛力，以及新材料和新工藝在提升焊縫質(zhì)量方面的重要作用。

一、鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測概述

鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測是一種常用的無損檢測方法。它主要用于檢測鋼結(jié)構(gòu)中焊縫是否存在氣泡、縮孔、夾渣、焊接裂縫、不同部件的熔合連接狀況等問題，同時還能夠測定鑄件的厚度。

二、檢測原理

超聲波的頻率在20000MHz以上，具備很強的穿透能力。檢測設(shè)備產(chǎn)生超聲波，通過探頭發(fā)射出來，聲波會在被檢驗部件中以一定的速率傳播。當遇到諸如氣孔、夾渣等異面介質(zhì)的時候，超聲波就會有一部分被反射回來，通過接收器的處理，能夠在示波屏幕上呈現(xiàn)出缺陷的回波，進而通過相關(guān)計算獲得缺陷的深度及大小。

三、檢測相關(guān)規(guī)范標準

（一）焊縫無損檢測的檢驗等級

根據(jù)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》GB11345 - 89規(guī)定，超聲波檢驗等級分為A、B、C三個級別：

• A級檢驗：采用一種角度的探頭在焊縫的單面單側(cè)進行檢驗，只對允許掃查到的焊縫截面進行探測。一般不要求作橫向缺陷的檢驗。母材厚度〉50mm時，不得采用A級檢驗。
• B級檢驗：原則上采用一種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進行檢驗，對整個焊縫截面進行探測。母材厚度〉100mm時，采用雙面雙側(cè)檢驗。受幾何條件的限制可在焊縫的雙面單側(cè)采用兩種角度探頭進行探傷。條件允許時應作橫向缺陷的檢驗。同時要做兩個掃查方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗。其他附加要求如下：
  • 對接焊縫余高要磨平，以便探頭在焊縫上作平行掃查；
  • 焊縫兩側(cè)斜探頭掃查經(jīng)過的母材部分要用直探頭作檢查；
  • 焊縫母材厚度≥100mm，窄間隙焊縫母材厚度≥40mm時，一般要增加串列式掃查。
• C級檢驗：（搜索結(jié)果未提及具體C級檢驗相關(guān)細則，暫不展開）

（二）建筑結(jié)構(gòu)焊縫無損探傷檢驗具體要求

• 設(shè)計要求全焊透的焊縫：
  • 一級焊縫：應進行100%的檢驗，其合格等級應為《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》GB11345 - 89中B級檢驗的Ⅱ級及Ⅱ級以上；
  • 二級焊縫：應進行抽檢，抽檢比例20%，其合格等級應為《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》GB11345 - 89中B級檢驗的Ⅲ級及Ⅲ級以上；
  • 三級焊縫：全焊透的三級焊縫可不進行無損檢測。
• 焊接球節(jié)點網(wǎng)架焊縫：超聲探傷及缺陷分級應符合《焊接球節(jié)點鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級法》JG/T3034.1 - 1996的規(guī)定。
• 螺栓球節(jié)點網(wǎng)架焊縫：超聲探傷及缺陷分級應符合《螺栓球節(jié)點鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級法》JG/T3034.2 - 1996的規(guī)定。
• 圓管T、K、Y節(jié)點焊縫：超聲波探傷方法及缺陷分級應符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81 - 2002的規(guī)定。

四、薄鋼板（8mm以下）焊縫超聲波檢測的特殊情況

（一）檢測難點

• 鋼板較薄，超聲波聲程短，受近場區(qū)影響，對缺陷波判斷，缺陷的定性、定量帶來困難。
• 焊縫較寬，導致超聲波入射點水平位置偏遠，使一次直射波的掃查覆蓋面積減小，無法保證根部缺陷的檢出。
• 缺乏適用標準，沒有規(guī)定指導的檢測方法，無法對被檢焊縫做出質(zhì)量評定。

（二）檢測方法

1. 探頭的選擇

• 依據(jù)近場區(qū)影響長度公式，選擇頻率5MHz，晶片尺寸6mm×6mm的探頭，來降低近場區(qū)影響。
• 薄鋼板焊縫較寬，根據(jù)一次波掃查高度公式，優(yōu)先選用前沿距離5mm和K值等于3的探頭，這樣可以檢測到焊縫根部的2mm，整個板厚的三分之一，較為適宜。

2. 制作距離 - 波幅曲線

• 使用CSK - IIA - 1標準試塊來調(diào)節(jié)靈敏度，用深度5mm的①2通孔，將波高設(shè)置為屏幕刻度的80%，畫一條線作為一次波檢測判廢線，不設(shè)評定線與定量線，再用①2×40 - 4dB來做一條判廢線，用于二次波檢測。靈敏度補償根據(jù)焊縫打磨情況，做2 - 4dB補償量。

3. 耦合劑的選擇

• 在檢測環(huán)境允許的情況下盡量使用纖維類材料，如果溫度過低或過高，無法使用纖維類材料，應避免油類耦合劑刷涂過厚，防止產(chǎn)生雜波干擾，這時可用手在探頭前方拍打油膜來看波幅反應，來辨別雜波與缺陷波。

4. 掃查方式

• 條件允許的情況下，進行雙面雙側(cè)的掃查，這樣可以把檢測的盲區(qū)縮小，提高缺陷的檢出率。
• 做10%重疊的鋸齒形掃查，用前后、左右、環(huán)繞、轉(zhuǎn)角的方式來查找缺陷。

五、焊縫缺陷的評定等級

超聲波檢驗焊縫內(nèi)部缺陷的評定等級分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，其中Ⅰ級質(zhì)量最高，Ⅳ級質(zhì)量最低。根據(jù)在標準試塊上繪制的距離波幅曲線，對比焊縫中缺陷最高回波的位置、和缺陷性質(zhì)判斷焊縫等級。

• 對于最大反射波幅不超過距離波幅曲線中評定線的缺陷，均評定為Ⅰ級；
• 最大反射波幅超過評定線的缺陷檢驗者判定為裂紋等危害性缺陷時，無論其波幅和尺寸如何，均評定為Ⅳ級；
• 反射波幅位于Ⅰ區(qū)的非裂紋性缺陷，均評定為Ⅰ級；
• 反射波幅位于Ⅲ區(qū)的缺陷，無論其指示長度如何，均評定為Ⅳ級；
• 最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，跟具缺陷指示長度。

六、焊縫檢測記數(shù)規(guī)則及合格評定

• 一級焊縫：探傷比例100%，即全數(shù)探傷。
• 二級焊縫：探傷比例20%，對于工廠制作焊縫，應按每條焊縫長度計算比例，且探傷長度≥200mm，當焊縫長度≤200mm時，應對整條焊縫進行探傷；對于現(xiàn)場安裝焊縫，應按同一類型、同一施焊條件的焊縫條數(shù)計算比例，探傷長度應≥200mm，并應不少于1條焊縫。
• 三級焊縫：不要求進行內(nèi)部缺陷的無損探傷。

鋼結(jié)構(gòu)焊縫檢測的最新技術(shù)

超聲波檢測在其他領(lǐng)域的應用

焊縫無損檢測標準更新情況

鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷修復方法