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高层钢结构现场安装焊缝的超声波探伤
来源: 作者:尚庆祥 唐宏伟 时间:03-12-14
上海浦东国际金融大厦钢结构吊装工程,需安装钢构件9000余t,现场安装中需施焊近万条焊缝,根据设计要求,现场施焊的焊缝,均需进行100%超声波探伤。
1 焊缝超声波探伤准备阶段
(1)焊工培训阶段超声波探伤 为了确保本工程钢结构现场安装焊缝质量,在工程焊接工作开始前,由日本"新日铁"和中建一局四公司钢结构分公司及中心实验室超声波探伤协助,对焊工进行严格、系统的培训。按照培训大纲规定,每个焊工按不同的焊接方法和焊接位置,制作了各种焊缝试板。焊缝试板经射线探伤(委托求新造船场进行)和超声波探伤后,才能进行其它各项试验,从而对焊缝质量和焊工技能进行全面正确的评定。因此,从焊工培训阶段起超声波探伤工作就进行了认真及时的配合,认真仔细地按探伤标准《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》(JB1152-81)对每块试板焊缝进行了超声波探伤和评定,为焊工培训顺利取得了日本焊接证书,为该工程施工焊接奠定了人员基础。
(2)超声波探伤执行标准 《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》(JB1152-81)。焊缝质量达到Ⅱ级。
(3)使用超声波探伤仪 德国进口USN50全数字式超声波探伤仪,性能达到国际先进水平,探伤仪能与电脑通讯,能储存30套超探工艺参数和A扫描图形,能用数字自动显示缺陷的深度、dB值,能够方便地将缺陷波形和相关参数、数据存入机内,以供随时取出显示、打印或存入电脑。探伤仪体积小,重量轻,特别适合建筑行业钢结构的高空超声波探伤工作,探伤仪用可充电电池工作,电池可连续供电6h,在高空流动性超声波探伤工作非常方便。
2 超声波探伤方案的编制
为了确保上海浦东国际金融大厦钢结构的施工焊接质量,认真做好施工焊接的超声波探伤工作,依据(JB1152-81)并参考我公司在中国工商银行营业大楼现场安装焊缝探伤方案,编制了该大厦现场安装焊缝探伤方案。方案细致规定了:①探头移动方式,移动区域;②距离-波幅(DAC)曲线的绘制步骤;③缺陷指标长度的测定及缺陷位置的表示;④缺陷的评定;⑤检验报告;⑥超声波探伤质量控制。
制订了超声波探伤质量返修通知书,提供详细的缺陷具体位置并及时发送焊接负责人,确保返修部位焊接质量。
针对该工程结构设计特点,大楼四角的立柱采用离心铸钢空心圆柱替代箱形柱,这种铸钢空心圆柱之间的对接焊缝超声波探伤较麻烦,其内部组织均匀性和致密性与扎制钢板的圆柱相比,晶体较大,组织均匀性和致密性较差,所以,反映在超声波探伤方面,杂波较多,声速慢(与钢板相比约相差100m/s),折射角也有变化(约有1°左右的变化),就造成超声波探伤时缺陷波与杂波的信噪比减小。为此采取以下措施:
(1)针对缺陷波与杂波的信噪比较小,发现和观察缺陷的难度增加,利用USN50全数字式超探仪的优良性能,打开仪器的"抑制"旋钮,对杂波加以适当抑制,增大缺陷波与杂波的信噪比,对此不会影响仪器的垂直性能。
(2)针对离心铸钢中声速、折射角的变化,以实测的声速、折射角来调整仪器。
(3)针对离心铸钢圆柱表面粗糙度较大,又是圆曲面形状,采用小晶片(8mm×10mm)探头探伤,探前认真在探伤区域打磨,改善探伤时的藕合条件。
3 超声波探伤的特点
如前所述由于离心铸钢空心圆柱内部组织的不同,会造成探伤时缺陷波与杂波明显的反射波,这是A、B处的垫板与母材引起的反射,而并非焊缝内缺陷造成,即是由结构造成的反射,此反射波(A、B波)对超声波探伤既有好处也有不利,好处是可以作为超声波探伤时的基准波,一次波探测时发现的缺陷都在A、B波的左面,其次A、B波的出现能证实探头与工作面藕合良好。A、B波的不利之处是当A、B部位有缺陷时,缺陷波很难分辨,而检测不出来,如图1、2所示。 

 
通过大量探伤实践证实A、B波的形状,特别是它的波形宽度,往往与焊缝根部焊的不好有关,包括垫板与焊缝接触表面清理不当,有明显的锈蚀、杂物等。
4 超声波探伤中发现的典型缺陷
(1)23层西北部圆柱10C61对接焊缝缺陷位置及解剖情况如图3所示。缺陷深19~26mm、长100mm,缺陷当量SL+17dB,平口上2~4mm,气孔间有夹杂,连通长60mm(返修后探伤合格)。 

 
(2)41层H柱/梁焊缝(41Gla-1东北上缘)缺陷位置解剖情况如图4所示,缺陷深度19~26mm、长150mm,缺陷当量SL+8dB,缺陷离H柱立面5 mm,气刨后发现在深18~22 mm处有许多直径为1~2 mm的气孔(返修后探伤合格)。 

 
(3)36层牛腿焊缝(36Gl2-4东南上缘)缺陷位置解剖情况如图5所示,缺陷深度16mm、长26mm,缺陷当量SL+8dB,缺陷离平坡口10 mm,气刨后发现在深16~18 mm处有4个直径为2 mm的气孔(返修后探伤合格)。
5 焊缝质量超声波探伤统计
本工程共探焊缝:9171条,约合长度85km,其中:Ⅰ级焊缝9001条,占总探伤焊缝的98.146%;Ⅱ级焊缝170条,占1.854%;返修焊缝59条,占0.643%。
通过以上统计数据,可以看出主楼钢结构现场安装施工焊缝质量是优良的,保证了工程焊接质量,经第三方超声波探伤抽检一次性合格率达100%,得到第三方工程监理及业主的好评。 


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