桥梁U肋角焊缝检测方案

浏览次数: 作者:admin 来源:奥林巴斯官网 日期:2019-09-03

1. 背景

 

现在的桥梁建造过程中,大量使用了钢板箱形梁结构,该结构可在工厂预制以后,现场进行拼接组装。

而箱形梁结构中以U肋结构使用最为普遍,以港珠澳大桥为例,其上大量使用了U肋角焊缝结构,由于U肋为主要承力结构,其焊缝质量是最为关注的焦点。

 

U肋结构的焊缝通常为局部熔透,也就是正常结构就预留了一定深度的未融合,以使箱形梁在承力过程中,该开口可以吸收一部分受力。因为该预制未融合的深度就是控制的关键因素。只有精确控制了该熔深才能使焊缝在不至于断裂的情况下,还保有一部分吸收外力的能力。


2. U肋工件结构

 

(1) 零件类型:桥梁用T型工件,共2件(B5和C5)

(2) 待检测部位:T型工件的焊缝部位

(3) 材质:碳钢

 

3. 使用设备配置

 

(1) 主机Omniscan MX2,配备32:128模块

(2) 探头:10MHz,32晶片探头

(3) 楔块:55度楔块

(4) Mini滚轮编码器

(5) OmniPC分析软件

(6) ESbeamtool模拟软件

 

4. 前期检测模拟

 

使用ESbeamtool对零件进行前期模拟,如下图所示。由下图可知,将探头放在较薄的U肋板表面处,探头距离焊缝越近,可检测的范围越大,通过实际放置发现,探头距离焊缝最近可到10mm左右,由下图可见基本可以覆盖大部分焊缝。

 

5. 试块上的检测结果分析

 

a) 试件B5检测结果如下,该试块上有一个贯通的未融合。

 

未融合顶部距离底面距离测量方法如下:

 

总体检测结果如下图,由右下角的B扫描可见,在整个试件长度方向上都有未融合的顶部尖端衍射信号,选取其中的一个位置进行未融合缺陷的测量。如下图所示选取扫查方向10.5mm位置作为测量位置。

 

将该缺陷放大,通过调整角度光标,使得到的A%最大,由下图可知,在69度的时候得到的A%=100.2,为最大。而在大于或小于69度角的时候得到的A%都比它小。由此可确定该缺陷在该角度时打到了未融合顶部。

 

将红色的测量光标放在与角度光标和缺陷交叉的位置,作为未融合顶部的深度位置。

 

将绿色光标放在8mm的板厚位置,则U(m-r)的读数3.30mm即为未融合顶部距离地面的高度,即为未融合的高度,如下图所示:

 

选取另外一个位置的未融合进行检测,如下,得到的未融合高度为3.38mm

 

选取第三个位置进行未融合的检测,得到的未融合高度为3.28mm

 

总体来看,整条未融合高度在3.30mm附近波动,波动范围+/-0.1mm

 

4.2试件B5检测结果如下,该试块上有一贯通的中空型未焊透,除了尖端的衍射信号以外,还可以看到未焊透的弧面反射信号,如下图:

   

总体检测结果如下图

 

跟B-5的测量方法相同,选取一个位置进行缺陷测量,得到该未焊透的顶部距离地面的距离为3.94mm,即缺陷的高度为3.94mm。

 

选取另外一个位置,进行测量,得到的缺陷高度为4.00mm

 

选取第三个位置得到的结果如下,缺陷高度为4.16mm

 

总体未焊透的缺陷高度在4.00mm附近波动,波动范围在+/-0.2mm左右

 

 

6.  U肋焊缝的横向裂纹检测

 

桥梁用U肋焊缝,对于沿着焊缝方向的缺陷,使用通常的方法,将探头放置在U型板一侧即可进行检测。但对于焊缝上的横向裂纹,需要将探头骑在焊缝上进行检测。

   

由下图可以明显看到横向刻槽缺陷的上端点衍射信号和拐角反射信号。

 

7.  总结

 

使用Omniscan配上相应的探头可以清晰看到未融合的尖端衍射信号,通过该信号距离底面的高度可测量缺陷高度。同时如果将探头骑在焊缝上进行检测,可以发现横向裂纹类的缺陷。

 

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