随着国民经济的发展，钢结构在工厂建设、设备安装等过程中得到广泛的应用，钢结构的焊接质量至关重要，无损检测是保证钢结构焊接质量的重要方法。
无损检测的常规方法有肉眼直接进行的宏观检查和仪器检查如射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测等。肉眼宏观检查不需要任何仪器或设备，但肉眼无法穿透工件就能检查出内部缺陷，而射线检测等方法则可以通过多种仪器或设备进行检测，它们不但可以检测出肉眼无法检查出的工件内部缺陷，而且检测的准确性和可靠性大大提高。至于采用什么方法进行无损检测，这需要根据工件的情况和检测的目的来确定。
本文以超声波探伤为例，介绍其在钢结构质量控制中的应用。那么什么是超声波呢？频率超过人耳听觉范围且高于20kHz的声波就称为超声波，用于探伤的超声波，其频率范围为0.4-25MHz，以1-5MHz最为常用。利用声音来检测物体的质量早已被人们采用，例如用手敲西瓜可以检查西瓜是否熟了；医生敲击病人胸部可以检查内脏是否正常；用手敲击瓷碗可以检查瓷碗是否破碎等等，但这些依靠人耳听觉来判断声音的检测方法，比声音法更加客观准确，也更容易进行定量表述。 由于超声波探伤具有检测距离大，探伤设备体积小、重量轻，便于携带到现场进行探伤，检测速度快，且探伤过程中只消耗耦合剂和磨损探头，总检测成本较低等特点，目前建筑市场主要采用此种方式进行检测。
下面介绍超声波探伤在实际工作中的应用。
接到探伤任务后，首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。目前，钢结构的验收标准以GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》为准。标准规定：对图纸要求的焊缝，当图纸要求焊缝质量等级为一级、评定等级为二级时，规范要求进行100%超声波检测；当图纸要求焊缝质量等级为二级、评定等级为三级时，规范要求进行20%超声波检测；当图纸要求焊缝质量等级为二级、评定等级为三级时，规范要求进行20%超声波检测；当图纸要求焊缝质量等级为三级时，不做超声波内部缺陷检验。
值得注意的是，超声波检测是针对全熔透焊缝进行的，检测比例以每条焊缝长度的百分比计算，且不应小于200mm。如果在部分检测的焊缝中发现不可接受的缺陷，则两端缺陷的延伸长度应增加焊缝长度的10%，且不应小于200mm。如果仍有不可接受的缺陷，则应通过探伤仪对焊缝进行100%的检测。探伤时机应明确，碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后进行检测，低合金结构钢应在焊接后24小时进行检测。另外，还应了解被检测工件的母材厚度和接头类型。到目前为止，我在实际工作中遇到的需要探伤的焊缝大部分都是中板对接焊缝的接头类型，所以我将主要针对焊缝探伤的操作进行介绍。 一般母材厚度在8-16mm之间，坡口类型有I型、单V型、X型等，明确以上几点后，才能进行无损检测前的准备工作。
每次探伤操作前，必须用标准试块（CSK-IA、CSK-ⅢA）对仪器的综合性能进行校准，并校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。
1、检测面修复：应清除焊接表面的飞溅、氧化皮、凹坑、锈蚀等，光洁度一般小于▽4。焊缝两侧探伤面修复宽度一般大于或等于2KT+50mm，（K：探头K值，T：工件厚度）。一般根据焊件母材选择K值为2.5的探头。例如被测工件母材厚度为10mm，则焊缝两侧应分别磨100mm。
2、偶联剂的选择应考虑粘度、流动性、附着力、对工件表面不腐蚀、易清洗、经济性等。综合考虑以上因素，选择糊状作为偶联剂。
3、由于基材厚度较薄，所以检测方向有单面和双面进行。
4、由于板材厚度小于20mm，所以采用水平定位法调整仪器的扫描速度。
5、探伤作业时采用粗探伤和精探伤，为了粗略了解缺陷的存在和分布情况，对其进行量化和定位，采用精探伤，采用锯齿形扫描、左右扫描、前后扫描、转角扫描、环绕扫描等几种扫描方法，检测各种缺陷，并确定缺陷的性质。
6、记录检测结果。如发现内部缺陷，应进行评估分析。焊缝内部缺陷的分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法及探伤结果分级》的规定，对焊缝内部缺陷进行判定。如发现超标缺陷，则向车间发出整改通知，要求车间整改，重新检验，直至合格。
一般焊缝中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止，尚无成熟的方法能准确判断缺陷的性质。根据波的形态和反射波的高度变化，结合缺陷的位置、焊接工艺等，可以对缺陷进行综合评估。
对于内部缺陷性质的判断、缺陷产生的原因及预防措施概括如下：
1.毛孔：
单个孔隙的回波高度较低，波形为单缝，且比较稳定。从各个方向探测时，反射波大致相同，但探头稍有移动即消失。密集的孔隙中会出现一簇反射波，波高随孔隙大小而变化。当探头在定点旋转时钢结构无损探伤检测，会出现忽高忽低的现象。
产生此类缺陷的主要原因有：焊接材料未按规定温度烘干，焊条药皮变质脱落，焊芯生锈，焊丝清理不当，手工焊时电流过大，电弧过长；埋弧焊时电压过高或网压波动过大；气保护焊时保护气纯度低等。焊缝中若出现气孔，不但会破坏焊缝金属的致密性，而且会使焊缝的有效截面积减少，降低力学性能，特别是出现链状气孔时，弯曲韧性和冲击韧性会明显降低。防止此类缺陷的措施有：不要使用有裂纹、剥落、药皮变质和药芯生锈的焊条；生锈的焊丝在焊接前必须除锈。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及两侧清理干净，选择适当的焊接电流、电弧电压和焊接速度。
2.夹渣：
点状夹渣的回波信号与点状孔隙的回波信号相似，条状夹渣的回波信号多为锯齿状，幅度较小，树状波形，主峰侧面有小峰，探头水平移动时幅度发生变化，从各个方向检测反射的幅度都不同。
产生此类缺陷的原因有：焊接电流太小、速度太快、熔渣上浮时间太少、焊接边部及焊缝清理不良、母材和焊接材料化学成分不合适、硫、磷含量偏高等。焊接时间稍长等。
预防措施有：正确选择焊接电流，焊接部位坡口角度不宜过小，焊前必须清理坡口，多层焊时必须逐层清除焊渣；合理选择焊条的焊接速度和角度。
3.未焊透：
反射率大，波幅也大，探头水平移动时波形比较稳定，在焊缝两侧进行探伤时，可得到近似相同的反射波幅，该类缺陷不仅降低了焊接接头的力学性能，而且在缺口和端部形成应力集中点，承受应力后往往引起裂纹，是一种危险的缺陷。
造成这种情况的原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或送丝速度太快，坡口角度小，送丝角度不正确，造成电弧吹断。
预防措施包括：合理选择坡口类型、装配间隙以及采用正确的焊接工艺等。
4.未融合：
探头平移时波形比较稳定，两侧检测时反射波幅度不同，有时只能从一侧检测。
造成此问题的原因有：坡口不干净，焊接速度太快，电流太小或太大，焊条角度不正确钢结构无损探伤检测，电弧吹断等。
预防措施：正确选择坡口和电流、清理坡口、正确操作防止焊接跑偏等。
5.裂缝：
回波高度大，振幅宽，会出现多个波峰，当探头平移时，反射波不断出现，振幅有变化，当探头旋转时，波峰上下移动。裂纹是最危险的缺陷。除了降低焊接接头的强度外，裂纹的末端是一个尖锐的针状缺口，在焊件受载荷后引起应力集中，成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。
热裂纹产生的原因是：焊接时熔池冷却很快，造成偏析；焊缝受热不均匀，产生拉应力。
预防措施：限制母材和焊接材料中易产生偏析元素及有害杂质的含量，主要是限制硫含量、提高锰含量；提高焊条或焊剂的碱度，以降低杂质含量、改善偏析程度；改善焊接组织形式，采用合理的焊接顺序，增加焊缝收缩的自由度。
冷裂纹产生的原因：焊接材料淬硬性很高，在冷却过程中受到焊接张力的作用，容易产生开裂；焊接时冷却速度很快，氢气来不及逸出而残留在焊缝中，氢原子结合形成氢分子，以气态进入金属微小孔隙中，产生很大的压力，对局部金属造成很大的压力，形成冷裂纹；焊接应力与拉应力同时存在，氢浓缩及淬火脆化，易形成冷裂纹。
预防措施：焊前预热，焊后缓冷，使热影响区奥氏体分解在足够的温度范围内进行，避免形成硬化组织，减少焊接应力；采用低温退火、除氢处理，消除焊接时产生的应力，让氢气及时向外部扩散。采用低氢焊条和碱性焊剂或奥氏体不锈钢焊条、焊丝。焊接材料按规定进行干燥，严格清理坡口；焊接时加强保护，清理焊缝表面，避免氢侵入；选择合理的焊接规范，采用合理的焊接顺序，改善焊件的应力状态。
以上所概括的方面还不够全面，需要在实际工作中不断总结和完善，确保企业生产的质量控制。
