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钢结构基本原理—试验指导书 钢焊缝内部缺陷超声波探伤演示试验指导 一. 试验目的 钢焊缝内部缺陷的超声波探伤方法是一种较为复杂的、涉及多种学科的技术，在钢结构工程应用 较多。操作人员要经过专门的培训，并经过一定时间的实践，才能逐步地掌握它。作为土木工程专业 的学生，不可能也没有必要在短时间内掌握这门技术，教学大纲也没有这样的要求。但是土木工程专 业的学生在从事有关钢结构工程的工作时，应该了解钢焊缝质量检验的方法，进而理解一、二、三级 焊缝的划分标准，从而为今后在设计工作中如何合理的选用焊缝质量等级，在施工工作中如何正确控 制焊缝的质量打下基础，这也是目前许多工程技术人员特别是设计人员较为困惑和困难的一点。因此， 对土木工程专业开设钢焊缝内部缺陷的超声波探伤的演示试验，虽然只能做到粗浅的了解，但应该是 有意义的。 二. 试验原理 1. 钢焊缝的质量缺陷及其检验方法 钢焊缝的质量缺陷包括外部缺陷和内部缺陷。 外部缺陷主要有：未焊满、根部收缩、咬边、弧坑裂纹、电弧擦伤、接头不良、表面夹渣、表面 气孔、表面裂纹、焊瘤。 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205 －2001 ），对一、二、三级焊缝的外部质量缺陷有着严 格的划分标准：在任何情况下焊缝表面不得有裂纹，焊瘤，一级焊缝几乎不允许有任何的表面缺陷； 二级焊缝不允许有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤，其余缺陷的大小有严格的限制；三级焊缝 表面允许有的缺陷的大小也有严格的标准。 外观缺陷主要通过肉眼观察，或者借助于放大镜，焊缝检验尺等工具。有时，也采用着色、磁粉 探伤等作为补充检查手段。 钢焊缝内部缺陷主要有：内部裂纹、未焊透、内部气孔、夹渣，其中裂纹、夹渣危害性较大。 内部缺陷主要通过超声波探伤来检查。有时，超声波探伤无法检验也可通过射线探伤来检验。 （GB50205 －2001 ）对一、二、三级焊缝给出了超声波探伤和射线探伤的分级标准，对三级焊缝不 要求作内部缺陷的检验。 一、二级焊缝质量等级及缺陷分级（超声波探伤） 焊缝质量等级 一级 二级 评定等级 Ⅱ Ⅲ 检验等级 B 级 B 级 探伤比例 100％ 20 ％ 2. 超声波探伤的原理 超声波、声波、次声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同，它们的 区别主要在于频率不同。声波的频率在 20～20000HZ 之间，次声波低于 20HZ ，超声波高于20000HZ 。 次声波、超声波不可闻。 超声波探伤所用的频率一般在 0.5～10MHZ 之间，对金属材料，常用的频率为 1～5MHZ 。超声波 频率高，波长短（毫米数量级）。因而超声波像光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，能在界面 上产生反射，折射和波型转换。在介质中沿直线传播，且传播能量损失少，传播距离大，能量高，穿 透能力强，在一些金属材料中穿透能力达数米。 超声波探伤的主要设备是超声波探伤仪，它的作用是产生电振荡并加于换能器（探头）上，激励 探头发射超声波，同时将探头送回的电信号进行放大，通过一定方式显示出来，从而得到被探工件内 部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息。 钢结构焊缝探伤采用 A 型脉冲探伤仪，这种仪器通过探头向工件周期性地发射不连续且频率不变 钢结构基本原理—试验指导书 的超声波，根据超声波的传播时间及幅度判断工件中缺陷位置和大小。A 型显示是一种波形显示，探 伤荧光屏的横坐标代表声波的传播时间（或距离），纵坐标代表反射波的幅度（声压），由反射波的位 置可以确定缺陷位置，由反射的幅度可以估算缺陷大小。 探头的作用是实现电能和声能的相互转换 （也称换能器），当受到高频电脉激励其中的压电晶片时， 产生逆压电效应，将电能转换为声能，发射超声波。 三. 试验设备、仪器及试件 试验采用英国声纳公司产MASTERSCAN340 型超声波探伤仪，探头采用国产K3 (折射角β＝70℃