钢结构广泛应用于工厂建设和设备安装。钢结构的焊接质量非常重要。无损检测是保证钢结构焊接质量的重要方法。
1、钢结构焊缝无损检测技术介绍
无损检测是利用物理或化学方法以及先进的技术和设备，在不破坏工件或原材料工作状态的情况下，对试件内部和表面的结构、性能和状态进行检查和测试的方法。 。
钢结构焊缝无损检测技术主要有超声波检测、射线检测和磁粉检测。超声波检测是目前应用最广泛的无损检测方法之一。该方法使用高频超声波穿过被检查的焊缝。当遇到缺陷时，超声波会被反射。反射波的幅度和位置用于确定缺陷的性质、位置和大小。射线照相检查技术使用 X 射线透照所检查的焊缝。焊缝内部的缺陷反射并吸收 X 射线，在胶片上留下图像。通过胶片上的图像可以判断焊缝的内部缺陷。磁粉探伤技术是一种表面探伤技术。其原理是材料或焊缝的表面缺陷导致表面材料的不连续性。当对该处施加外部磁场时，表面磁场分布与无缺陷区域不同。磁粉用于指示磁场分布。《钢结构工程施工及验收规范》gb50205-95，可以确定材料或焊缝的表面缺陷。
2、超声波无损检测技术的物理基础及应用范围
(1)超声波检测的物理特性
超声波是超声波振动在介质中的传播。其本质是机械振动在弹性介质中以波的形式传播，其频率在20KHz以上。超声波检测可以检测较厚的材料，具有检测速度快、成本低、能够定位和量化缺陷、对人体无害、对有害区域型缺陷检测灵敏度高等优点。因此，超声波检测已发展成为一种非常重要的无损检测方法，并在生产实践中得到广泛应用。超声波用于无损检测，具有以下主要特点：
(1)波在介质中传播时，遇到界面就会发生反射；
(2)波的方向性好。频率越高，指向性越好；
(3)传输能量大，对各种物质的穿透力强；
(4)超声波的声速、衰减、阻抗和散射等特性为超声波的应用提供了丰富的信息，成为超声波广泛应用的条件。
(2)超声波检测的基本原理
超声波探伤仪每秒输出数万至数千个高频脉冲电压信号，通过专用电缆施加到压电换能器（俗称探头）上，完成机电转换，产生高频机械振动;高频机械波在探伤仪或机械装置规格的影响下，通过中间介质引入被检物体——焊缝；焊缝本身内部缺陷的形状、结构或声学特性影响超声波的传播，反馈到换能器进行机-电转换，转换后的电脉冲信号通过探伤仪的荧光屏显示检测过程；探伤仪（或模拟自动机械识别装置）根据荧光屏上有无信号、信号的位置、信号的幅度、信号的形状来判断焊接情况。焊缝是否存在缺陷、缺陷的位置、缺陷的大小和性质，并利用这些综合信息来评价焊缝的质量。
焊缝超声波检测主要采用斜探头横波检测。倾斜探头使声束倾斜发射。斜探头的入射角有多种，分别对应其K值。当发现焊缝存在缺陷时，根据测试前按照一定的灵敏度基准在仪器荧光屏上绘制的距离-幅度（DAC）曲线，在示波器屏幕和探头上对应的缺陷位置和幅度最高缺陷回波 根据被检工件上的位置可以确定焊缝中缺陷的位置和尺寸。
(三)超声波检测的适用范围
超声波检测是工业无损检测中应用最广泛的方法。就无损检测而言，超声波检测适用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝和某些铸件。无论是钢铁、有色金属还是非金属，都可以通过超声波方法进行检测。各种机械零件、结构件、电站设备、船体、锅炉、压力容器等，都可以利用超声波进行有效的检查。有些使用手动方法，有些可以使用自动化方法。就物理性能检测而言，超声波可用于无损检测材料厚度、材料硬度、硬化层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶结强度等。
3、钢结构焊缝超声波检测的具体应用
(1)钢结构焊缝超声波检测规范要求
目前，钢结构验收标准按GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》执行。标准规定：当图纸要求焊接质量等级为I级、考核等级为II级时，规范要求100%超声波探伤；当图纸要求焊接质量等级为II级、考核等级为III级时，规范规定需进行20%超声波探伤；当图纸要求的焊接质量等级为Ⅲ级时，不需进行超声波内部缺陷检验。这里值得注意的是，超声波探伤用于全焊透焊缝，检测比例以每条焊缝长度的百分比计算，且≥200mm。如果在部分检查的焊缝中发现不允许的缺陷，则应在缺陷两端的延伸处增加检查长度。增加的长度不应小于焊缝长度的10%，且不应小于200mm。当仍存在不允许的缺陷时，当存在缺陷时，应对焊缝进行100%超声波探伤。其次，对检测时间有要求：碳素结构钢只能在焊缝冷却至环境温度后进行超声波检测，低合金结构钢则应在焊接完成24小时后进行超声波检测。
(2)焊缝超声波检测操作流程
接到超声波探伤任务后，首先要了解图纸中焊接质量的技术要求，确定检验等级；此外，还应了解被测工件的母材厚度、接头形式和坡口形式。每次现场检查前，必须使用标准试块对仪器的综合性能进行校准，并对面板曲线进行校准，以保证测试结果的准确性。
(1)检测面的修整。焊接工作表面应清除飞溅、氧化皮、凹坑、锈迹，粗糙度Ra值≤6.3μm。焊缝两侧检查面修整宽度一般应≥2KT+50mm（T：工件厚度）。
(2)偶联剂的选择。偶联剂的选择应考虑其粘度、流动性、附着力、对工件表面不腐蚀、易清洗、经济实用等因素。一般采用工业浆料作为偶联剂。
（3）粗检与精检相结合。在检验过程中，为了大致了解缺陷的存在和分布情况，为粗检；粗略检查后，对缺陷进一步定位和量化称为精密检查。结合左右扫描、前后扫描、角扫描、环绕扫描等多种扫描方式，很容易发现各类缺陷并确定缺陷性质。
(4)记录测试结果。如果发现内部缺陷，应对其进行评估和分析。焊接接头内部缺陷的分级应根据现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波检测方法及检测结果分级》的规定来判断焊缝是否合格。发现超标缺陷的，应立即向车间发出返修通知，责令车间改正并重新检验，直至合格。 (3)焊缝典型缺陷波形分析
一般焊缝常见的缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。迄今为止，还没有成熟的方法可以准确判断缺陷的性质。只有根据荧光屏上获得的缺陷波形和反射高度的变化，结合缺陷位置和焊接工艺才能综合评价缺陷的性质。下面简要描述缺陷性质的评估。
(1)气孔。单个气孔回波高度较低，波形为单缝，比较稳定。从各个方向检测，反射波大致相同，但探头稍稍移动，反射波就会消失；在致密的孔隙中会出现一簇反射波，波高随孔隙的大小而变化。当探头在固定点旋转时，会出现上下波动的现象。
(2)夹渣。点状夹渣回波信号与点状气孔类似；条状夹渣回波信号多呈锯齿状，幅度较低，波形多呈树枝状，主峰一侧有小峰，探头平移幅度发生变化。从各个方向检测时反射波的幅度是不同的。
(3)焊接不完整。此类缺陷的反射率较高，波幅也较高。当探头平移时，波形比较稳定，在焊缝两侧检测时可以获得大致相同的反射波幅度。
(4) 未熔断。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。
(5)裂纹。此类缺陷的回波高度较大，幅度较宽，并出现多个波峰。当探头平移时，反射波连续出现并且幅度发生变化。当探头旋转时，波峰上下移动。
(4)无缺陷反射波的识别
在超声波探伤过程中，经常会发现一些由焊缝缺陷引起的明显反射回波，通常称为无缺陷反射波。常见无缺陷反射波的产生原因及识别方法分析如下：
(1)焊缝加强层引起的反射回波。如果用一次波到达焊缝下表面的加强层，用二次波到达焊缝上表面的加强层，就会产生反射回波和变形反射回波，如图所示图 1.
识别方法是用手指和刷子蘸上油或化学膏，反复敲击产生反射回声的位置。仪器示波器屏幕上相应的脉冲信号会上下跳动以供识别。然而，垂直入射到钢筋弧面上的剪切波不会跳跃。对于这种情况，需要根据波路分析和理论计算来判断。
(2)错误边缘引起的反射回波。由于焊缝两侧工件材料厚度差异较大或装配过程中未对准，超声波到达该部位时会出现角反射回波，如图2所示。
识别方法是从焊缝的一侧和两侧进行检测《钢结构工程施工及验收规范》gb50205-95，一侧可获得较强的反射回波信号，而另一侧的反射回波信号明显减弱甚至消失，以示区别。
(3)焊接闪光引起的反射回波。焊瘤是正常焊缝金属之外的多余部分。当探头从焊缝两侧检测时，焊缝结核可能会引起反射回波，如图3所示。
识别方法如下：焊瘤一般出现在单面焊和双面成型形成的焊缝根部。反射回波出现在仪器示波器屏幕上的底面反射回波之后。水平位置靠近焊缝中心线。按 探头位置与反射回波的对应关系一般不难确定。
4. 总结
以上关于钢结构焊缝超声波检测的讨论，是我在实习期间通过培训和工作实践所获得的知识和经验的提炼和总结。由于工作时间较短，以上讨论还不够全面，还有很多不足之处，需要在今后的工作中不断总结和完善。确保钢结构制作质量。
