建筑钢结构无损检测探伤的超声检测技术实施要点

建筑钢结构因强度高、自重轻等特性广泛应用于各类建筑，但焊接、加工过程中易产生裂纹、气孔等缺陷，直接影响结构安全。超声检测作为钢结构无损探伤的核心技术之一，通过高频声波反射原理识别缺陷，具有穿透深、灵敏度高、成本低等优势。掌握其实施要点，是确保检测准确性、保障钢结构工程质量的关键环节。

检测前的准备工作

超声检测实施前，首要任务是收集并研读项目技术文件，包括钢结构设计图纸、焊接工艺规程、构件加工记录及相关验收标准（如GB/T 11345-2013《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》）。这些文件明确了检测部位（如对接焊缝、角焊缝、T型接头）、检测比例及缺陷验收等级，是制定检测方案的核心依据。

其次需确认被检测构件的状态：构件应处于稳定放置或安装状态，避免因晃动影响检测精度；表面需无油污、泥土、铁锈等覆盖物，且相邻部位无遮挡物（如临时支撑、电缆），确保检测面可完全接触。

检测人员资质也是关键：操作超声设备的人员需持有相应级别的无损检测资格证书（如UTⅡ级及以上），且熟悉钢结构工程特点，能理解技术文件中的特殊要求，如厚板焊缝的检测深度、高强钢的缺陷敏感性等。

此外，需准备好辅助工具，如钢尺、标记笔、手电筒等，用于测量检测部位尺寸、标记缺陷位置及观察表面状态。

超声设备的校准与调试

超声检测设备主要包括主机、探头（直探头、斜探头）及连接电缆，检测前需逐一检查性能：主机显示屏应清晰无干扰，按键功能正常；探头晶片无裂纹、磨损，保护膜完整；电缆连接牢固，无破损或信号衰减。

校准需使用标准试块，常用的有CSK-ⅠA试块（用于校准斜探头的折射角、水平/垂直距离）、CSK-ⅢA试块（用于校准直探头的灵敏度、分辨力）及RB-1试块（用于焊缝检测的灵敏度校准）。校准时，需将探头置于试块表面，通过反射波调整主机参数：如斜探头校准折射角时，利用试块上的已知孔反射信号，调整探头角度至波峰最高，记录折射角数值。

设备调试需根据检测对象调整参数：对于厚板焊缝（如厚度＞20mm），通常选择2～5MHz频率的斜探头（频率越低，穿透能力越强）；增益调整需保证试块中标准缺陷信号（如Φ2mm横孔）的波高达到显示屏满刻度的40%～80%，确保检测灵敏度满足要求；闸门设置需覆盖检测范围，避免遗漏缺陷信号。

调试完成后，需记录设备参数（如探头频率、折射角、增益值），并在检测过程中定期复核（每2小时或更换探头后），确保设备状态稳定。

耦合剂的选择与使用

耦合剂的核心作用是排除探头与检测面之间的空气，使超声波能有效传入构件内部。若耦合剂选择不当或使用不规范，会导致声波衰减严重，甚至无法接收缺陷信号。

选择耦合剂需考虑以下因素：粘度适中——过稀易流失（如垂直面检测），过稠会增加探头与表面的摩擦力，影响扫查速度；流动性好——能填充检测面的微小凹坑，确保声波传递；无腐蚀性——避免损伤钢结构表面（如高强钢、镀锌钢）；环保性——尽量选择无挥发性、无刺激性气味的产品，保护检测人员健康。

常用的耦合剂有：机油（成本低，适用于水平面检测，但易污染表面）、甘油（粘度高，适用于垂直面或仰面检测，但吸湿性强，易变稀）、专用超声耦合剂（如水性耦合剂，兼顾粘度与环保，是工程中最常用的类型）。

使用时，需将耦合剂均匀涂抹在检测面或探头上，涂抹量以覆盖探头晶片为宜（约直径30mm的圆形区域），避免过多导致浪费或过少产生空隙。扫查过程中需实时补充耦合剂，尤其是在粗糙表面或高温环境下（耦合剂易蒸发）。

检测面的处理要求

检测面的质量直接影响超声信号的传递，若表面粗糙或有缺陷，会导致声波散射、衰减，影响缺陷识别。因此，检测前需对检测面进行处理。

首先是表面粗糙度：根据GB/T 11345-2013要求，检测面的粗糙度Ra应≤6.3μm。对于焊接焊缝，需去除表面的焊渣、飞溅物、毛刺及氧化皮，可使用角磨机、钢丝刷或砂布打磨，打磨范围应大于探头扫查范围（通常为探头宽度的2～3倍）。

其次是表面平整度：检测面需平整，无明显凹凸（如焊缝余高需打磨至与母材齐平，或使用打磨片将余高磨成平缓过渡）。对于曲面构件（如圆柱管、球形节点），需选择与曲面曲率匹配的探头（如曲面探头），或增加耦合剂用量，确保探头与表面完全贴合。

对于锈蚀严重的表面，需用砂纸或除锈剂去除铁锈，露出金属光泽，但需避免过度打磨导致母材厚度减少（尤其是薄钢板，厚度＜8mm时，打磨量需控制在0.5mm以内）。

需注意的是，处理后的检测面需保持干燥，若有积水或油污，需用干净布擦拭干净，避免影响耦合剂的效果。

扫查方式的规范操作

扫查是将探头在检测面上移动，寻找缺陷信号的过程，规范的扫查方式是确保不遗漏缺陷的关键。

首先是扫查类型选择：对接焊缝通常采用斜探头的锯齿形扫查（探头沿焊缝方向移动，同时做横向摆动，摆动幅度为焊缝宽度的1～1.5倍）；角焊缝或T型接头采用斜探头的前后扫查（探头沿焊缝垂直方向移动）；厚板焊缝需采用分层扫查（从焊缝两侧分别检测，覆盖不同深度的缺陷）。

扫查速度需控制在≤150mm/s，速度过快会导致探头与表面接触不充分，错过缺陷信号；速度过慢会降低检测效率。扫查间距（相邻两次扫查的距离）应不大于探头晶片宽度的1/2（对于检测等级B级）或1/3（检测等级A级），确保无扫查盲区。

扫查时需保持探头与检测面垂直，避免倾斜（倾斜角度＞5°会导致声波折射方向改变，无法准确检测缺陷位置）。对于曲面检测，需调整探头压力，确保探头始终贴合表面，压力以耦合剂不被挤出且探头能顺畅移动为宜。

交叉扫查是重要的补充：对于疑似缺陷信号，需用垂直于原扫查方向的探头再次扫查，确认信号是否来自缺陷（如裂纹信号通常在两个方向都有反射，而气孔信号可能仅在一个方向出现）。

缺陷信号的识别与判定

超声检测的核心是区分缺陷信号与假信号，并准确判定缺陷的性质、大小及位置。

首先是假信号的排除：假信号通常来自检测面的不平整（如凹坑、划痕）、耦合剂中的气泡、探头与表面的倾斜等。识别方法：移动探头，假信号通常会突然消失或波高急剧下降；而缺陷信号会随探头移动连续变化，波高稳定。例如，检测面的划痕会产生短时间的高波，但移动探头后信号立即消失，而裂纹会产生连续的高波，且波高随探头沿裂纹方向移动而保持稳定。

缺陷信号的定性：根据信号特征判定缺陷类型：裂纹——信号波高尖锐，衰减快，沿裂纹方向移动探头时，波高变化小，且在两个垂直方向都有信号；气孔——信号波高较低，形状圆钝，移动探头时信号会突然出现或消失；夹渣——信号波高中等，形状不规则，移动探头时信号变化缓慢；未熔合——信号波高较高，沿焊缝熔合线方向移动探头时，信号连续稳定。

缺陷的定量：位置——通过探头的位置（用钢尺测量）及声波的传播时间（主机显示的水平距离、垂直距离）确定缺陷的平面位置及深度；长度——采用端点法（移动探头至信号波高降至基准波高的50%时，记录两端点位置，间距即为缺陷长度）或6dB法（波高从最大值下降6dB时的两点间距）；深度——根据主机显示的垂直距离（如探头折射角为45°，水平距离为10mm，则深度为10mm）。

判定需依据验收标准：如GB/T 11345-2013中，对于B级检测，缺陷反射波高超过评定线（EL）时需记录，超过定量线（QL）时需测定缺陷尺寸，超过判废线（RL）时直接判废。例如，某焊缝缺陷反射波高超过RL线，无论尺寸大小，均需返修。

检测数据的记录与追溯

检测数据是后续质量评定、缺陷返修及工程验收的重要依据，需确保记录及时、准确、可追溯。

记录内容应包括：设备信息（主机型号、探头型号及参数、校准试块编号）；检测部位（构件编号、焊缝编号、检测位置坐标）；检测参数（频率、增益、闸门位置、检测等级）；缺陷信息（缺陷类型、位置、长度、深度、反射波高）；检测人员（操作人、审核人）及检测时间。

记录需在检测过程中实时完成，避免事后回忆导致错误。例如，发现缺陷时，立即用标记笔在构件上标记位置（用箭头指向缺陷中心，标注缺陷编号），并在记录表格中填写缺陷的具体位置（如“构件W1-1，焊缝H1-2，距左端500mm，深度20mm”）。

数据追溯需满足：通过记录可还原检测过程——如设备参数是否校准、检测部位是否符合要求、缺陷判定是否依据标准。因此，记录需与构件的标识对应（如构件编号与图纸一致），且保存电子档（如Excel表格、检测软件导出的文件）及纸质档（签字确认后的表格），保存期限需符合工程档案要求（通常为50年）。

此外，需对缺陷位置进行拍照记录（用手机或相机拍摄缺陷标记及周边环境），照片需标注构件编号、缺陷编号及拍摄时间，作为电子档案的补充。

特殊部位的检测技巧

钢结构中存在一些特殊部位（如箱型柱内部焊缝、球形节点、厚板焊缝），常规检测方法难以覆盖，需采用特殊技巧。

箱型柱内部焊缝：箱型柱由四块钢板焊接而成，内部焊缝（如横隔板与腹板的焊缝）无法从外部直接检测，需采用小尺寸探头（如Φ10mm的斜探头）从柱端开口处伸入，或在柱壁上开检测孔（需经设计单位确认），将探头放入孔内检测。检测时需缓慢移动探头，避免碰撞内部构件，同时增加耦合剂用量，确保探头与焊缝表面贴合。

球形节点：球形节点是空间结构中的常用构件（如网架、网壳），表面为曲面，常规平面探头无法完全贴合。需使用曲面探头（如与球节点曲率相同的弧面探头），或在探头与表面之间垫一层薄橡胶垫（厚度1～2mm），增加接触面积。扫查时需沿球节点的经纬方向交叉扫查，覆盖所有焊缝区域。

厚板焊缝（厚度＞50mm）：厚板焊缝的缺陷易出现在焊缝根部或中间层，常规单次扫查无法覆盖。需采用分层扫查：从焊缝两侧分别检测，使用不同折射角的探头（如45°、60°、70°），覆盖不同深度的缺陷。例如，45°探头检测深层缺陷（深度＞30mm），70°探头检测浅层缺陷（深度＜20mm）。同时，需增加扫查次数，确保每层都被覆盖。

高强钢焊缝：高强钢（如Q690、Q890）的缺陷敏感性高，尤其是裂纹（易在焊接后或热处理过程中产生）。检测时需提高灵敏度（增加增益1～2dB），并采用交叉扫查和斜平行扫查（探头与焊缝成10°～15°角），更容易发现裂纹信号。