钢结构工程检测ppt课件.pptx

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1、钢结构工程检测,一.钢结构现场检测技术标准二.云南省建筑工程实体检测技术规程钢结构部分三.GBT 11345-2013 焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定四.GBT 29711-2013 焊缝无损检测 超声检测 焊缝中的显示特征五.GBT 29712-2013 焊缝无损检测 超声检测 验收等级六.钢结构设计标准七.钢结构工程施工质量验收规范八.建筑变形测量规范九.民用建筑可靠性鉴定标准及工业建筑可靠性鉴定标准,钢结构工程,钢结构工程是以钢材制作为主的结构，主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接，是主要的建筑结构类型之一。因其

2、自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、桥梁、场馆、超高层等领域1、钢结构自重较轻2、钢结构工作的可靠性较高3、钢材的抗振(震)性、抗冲击性好4、钢结构制造的工业化程度较高5、钢结构可以准确快速地装配6、钢结构室内空间大7、容易做成密封结构8、钢结构易腐蚀9、钢结构耐火性差,特点,1. 钢结构现场检测用相关标准,2钢结构检测的分类,2.1 钢结构的检测可分为在建和既有钢结构的质量检测。,按在建,按既有,2.2 钢结构的现场检测应为钢结构质量的评定或钢结构性能的鉴定提供真实、可靠、有效的检测数据和检测结论,a.在钢结构材料检查或施工验收过程中需了解质量时； b. 材料质量或施工质量有怀疑或争议

3、； c. 发生工程事故，需要通过检测分析事故的原因及对结构可靠性的影响。,a. 钢结构安全鉴定；b.钢结构抗震鉴定； c. 建筑大修前的可靠性鉴定； d. 建筑改变用途、改造、加层或扩建前的鉴定； e. 受到灾害、环境侵蚀等影响建筑的鉴定； f. 对既有钢结构的可靠性有怀疑或争议。,3检测工作程序与基本要求,接受委托,现场调查,制定检测方案,确定检测方案、签订检测合同,确认仪器、设备情况,计算与结果评价,现场检测,检测报告,复检、补充检测,检测工作程序,基本要求,a、检测的原始记录，应记录在专用记录纸上，记录数据应准确、字迹清晰，信息完整，不得追记、涂改，如有笔误，应进行杠改，并由修改人签署姓

4、名及日期。当采用自动记录时，应符合有关要求。原始记录应由检测及校核人员签字。,b、当发现检测数据数量不足或检测数据出现异常情况时，应进行补充检测。,4无损检测方法的选用,钢结构中焊缝的磁粉检测、渗透检测、超声波检测和射线检测，应经目视检测合格且焊缝冷却到环境温度后进行。对于低合金结构钢有延迟裂纹倾向的焊缝，尚应满足焊接24h后这一时限的要求。 3.3.4 用射线检测钢结构内部缺陷时，在检测现场周边区域应采取相应的防护措施。射线检测可按照金属熔化焊焊接接头射线照相GB/T3323执行。,4.1检测设备和检测人员,钢结构检测所用的仪器、设备和量具应有产品合格证、计量检定机构的有效的检定（校准）证书

5、并处于正常状态，仪器设备的精度应满足检测项目的要求。检测所用检测试剂必须标明生产日期和有效期，并附带产品合格证和使用说明书 检测人员应经过培训取得上岗资格，从事钢结构无损检测的人员应达到无损检测 人员资格鉴定与认证GB/T9445所规定的要求，取得相应的检测资格证书。取得不同无损检测方法的各技术等级人员，只能从事与该方法和等级相对应的无损检测工作，并负相应的技术责任。 从事射线检测的人员上岗前应进行辐射安全知识的培训，并取得放射工作人员证。 从事钢结构无损检测的人员，视力必须满足下列要求： 1 每年应检查一次视力，其近距离视力（裸视力或校正视力）不得低于5.0。 2 从事磁粉、渗透检测的人员，

6、不得有色盲。 3 从事射线检测的人员，应能辨别距离400mm远的一组高为0.5mm、间距为0.5mm的印刷字母。 现场检测工作应由两名或两名以上检测人员承担。,4.2外观质量检测,1）直接目视检测时，眼睛与被测工件表面的距离不得大于600mm，视线与被测工件表面所成的视角不得小于30。2）被测工件表面应有足够的照明，一般情况下光照度不得低于160lx；对细小缺陷进行鉴别时，光照度不得低于540lx。 3）目视检测应从多个角度进行观察,1）对细小缺陷进行鉴别时，可使用2倍7倍的放大镜。 2）对焊缝的外形尺寸可用焊缝检验尺进行测量,一般规定,辅助工具,外观质量要求,1）钢材表面的外观质量应符合国家

7、现行有关标准的规定，表面不得有裂纹、折叠，钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷。 2）当钢材的表面有锈蚀、麻点或划伤等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度负偏差值的1/23）焊缝坡口形式、坡口尺寸、组装间隙等应符合焊接工艺规程和相关技术标准的要求。 4）焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级焊缝不允许有外观质量缺陷，二、三级焊缝外观质量应符合钢结构工程施工质量验收规范GB50205中附录A的要求。,4.2外观质量检测,5）高强度螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2扣至3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣至4扣；扭剪型高强度螺栓连接副终拧后，未拧掉没花头的螺栓数不宜多于该节点总螺栓数的5%。6）

8、涂层不应有漏涂，表面不应存在脱皮、泛锈、龟裂和起泡等缺陷，不应出现裂缝，涂层应均匀、无明显皱皮、流坠、乳突、针眼和气泡等，涂层与钢基材之间和各涂层之间应粘结牢固，无空鼓、脱层、明显凹陷、粉化松散和浮浆等缺陷。,外观质量要求,磁粉检测（MT）渗透检测 （PT）射线检测（RT）,5超声波检测（内部缺陷）,超声波检测物理基础超声检测（UT）：利用其在物质中传播、界面反射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。,工作原理,共振法,穿透法,脉冲反射法,显示缺陷方式,B型,工作原理,横波,A型,3D型,纵波,表面波,C型,5.1超声波的物理本质 它是频率大于2万赫

9、兹的机械振动在弹性介质中的转播行为。 即超声频率的机械波。 一般地说，超声波频率越高，其能量越大，探伤灵敏度也越高。 超声检测常用频率在 0.510 MHZ。,5.2超声波的产生（发射）与接收 (1) 超声波的产生机理利用了压电材 料的压电效应。 试验发现，某些晶体材料（如石英晶体）做成的晶体薄片，当其受到拉伸或压缩时，表面就会产生电荷；此现象称为正压电效应；反之，当对此晶片施加交变电场时，晶体内部的质点就会产生机械振动，此现象称为逆压电效应。具有压电效应的晶体材料就称为压电材料。,5.3超声波的发射与接收 发射在压电晶片制成的探头中，对压电晶片施以超声频率的交变电压，由于逆压电效应，晶片中就

10、会产生超声频率的机械振动产生超声波；若此机械振动与被检测的工件较好地耦合，超声波就会传入工件这就是超声波的发射。 接收若发射出去的超声波遇到界面被反射回来，又会对探头的压电晶片产生机械振动，由于正压电效应，在晶片的上下电极之间就会产生交变的电信号。将此电信号采集、检波、放大并显示出来，就完成了对超声波信号的接收。 可见，探头是一种声电换能元件，是一种特殊的传感器，在探伤过程中发挥重要的作用。5.4超声波波型的分类按质点的振动方向与声波的传播方向之间的关系分为：纵波 L 介质质点的振动方向与波的传 播方向一致；横波 S 介质质点的振动方向与波的传 播方向垂直；表面波 R介质质点沿介质表面做椭圆运

11、 动；又称瑞利波；板波 板厚与波长相当的薄板中传播的 超声波，板的两表面介质质点沿 介质表面做椭圆运动，板中间也 有超声波传播。又称兰姆波；,按超声波振动持续时间分为：连续波在有效作用时间内声波不间断地发射； 脉冲波在有效作用时间内声波以脉 冲方式间歇地发射。 注意: 超声波检测过程常采用脉冲波。5.5超声波的基本性质a具有良好的指向性b具有较强的穿透性，但有衰减； 穿透性来自于它的高能量，因为声强正比于频率的平方；所以，超声波的能量比普通声波大100万倍！可穿透金属达数米！ 衰减性源于三个方面：扩散、散射和吸收；c只能在弹性介质中传播，不能在真空（空 气近似看成真空）中传播； 强调：横波不能

12、在气体、液体中传播！ 表面波看作是纵波与横波的合成，所以，也不能在气体、液体中传播！d遇到界面将产生反射、折射和波型转换现象；e对人体无害优于射线的性质。,5.6超声波检测原理,A型脉冲反射法超声波检测原理。在实际应用中以该法为主。A型脉冲反射法超声波检测原理 (1)原理： 是将一定频率间断发射的超声波（称脉冲波）通过一定介质（称耦合剂）的耦合传入工作，当遇到异质界面（缺陷或工件底面）时，超声波将产生反射，回波（即反射波）为仪器接收并以电脉冲信号在示波屏上显示出来，由此判断缺陷的有无，以及进行定位，定量和评定。 声阻抗Z表示声场中介质对质点振动的阻碍作用。(2)实现方法： 该法采用单一探头既作

13、发射器件，又作接收元件，以脉冲方式间歇地向工件发射超声波；接受到的回波信号经功能电路放大、检波后，在探伤仪的示波屏上，以脉冲信号显示出来。 (3)信号的解读： 根据探伤仪示波屏上，始波T、伤波F、底波B的有无、大小及其在时基轴上的位置可判断工件内部缺陷的有无、大小和位置。见下图：,直探头缺陷显示,a.无缺陷 b.小缺陷 c. 大缺陷,T,B,T,T,B,F,F,（a）无缺陷 示波屏上只有始波T和底 波B，而且底波较高； （b）有小缺陷示波屏上不仅有始波T 和底波B；而其间还有伤波F; 相对（a）无缺陷的情况， 底波变矮； （c）有大缺陷示波屏上只有始波T和伤波F, 没有底波B。 相对（b）而言

14、，伤波变高。,纵波探伤最适于发现与检测面平行或近于平行的缺陷。,从根本上说，超声波检测技术的基本任务就是： 通过调节探伤系统的灵敏度和调整操作手法， 有效的发现缺陷； 发现缺陷后，能够准确的给缺陷定性、定量、 定位； 根据工艺要求, 提出返修建议及相关的探伤工艺； 按规定格式，出具检测报告。垂直入射法（直探头，纵波法探伤技术） 定义：采用直探头将声束垂直入射工件的探伤方法；该法利用的声波类型为纵波，故有纵波法之称。 简记：垂直入射法 = 直探头法 = 纵波法 缺陷显示方式：以回波在时基线上的位 置、脉冲大小反映缺陷的情况。 应用特点：能够发现与探测面平行或接近平行的面积型缺陷和体积型缺陷。对体

15、积型缺陷的检出率较高。,缺陷的定量 a.当缺陷尺寸大于声束直径时，采用移动测长法；即半波高法 。图示如下：,波幅,dB,b.缺陷尺寸小于声束直径时，采用当量法； 当量法的基本思想： 在一定的探伤灵敏度条件下，将已知形状、尺寸的人工反射体的回波与实际检测到的缺陷回波相对比，若二者的声程、回波高度相等，则这个已知人工反射体的相关尺寸可视为该实际缺陷的“缺陷当量”。 可见当量法应该选择恰当的对比试块。 设计适当的距离尺寸和人工反射体的尺寸； 得到“探测距离与波幅曲线” ；,波幅,距离mm,评定线,定量线,报废线,dB,当量法的距离波幅曲线示意图,缺陷的定性 对于A型显示的超声波检测来说，给缺陷定性是

16、较复杂和困难的。需要了解检测对象的材质、工艺、缺陷位置、空间位向、信号大小、特征等多方面的信息。缺陷性质不同，其波形特征各异；在探头移动时，也会表现出不同的特点。要做动态分析！举例：,点状缺陷的波幅较低，当探头作环绕扫查时，信号反映迟钝；夹渣群则呈连串的波峰，而且波形杂乱；裂纹和未焊透等平面缺陷的回波高而陡峭，对探头转角扫查反映敏感；特别是回波信号往往随探头的扫查方式改变而发生不同的变化。其变化规律需操作者积累丰富的经验。各种现代超声检测技术的出现，大大提高了缺陷定性的准确性。,斜角探伤法（斜探头，横波法）a定义：采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行检测的方法，简称斜射法。 在具体检测中，采

17、用横波探伤，因此，又称横波法。b斜探头的主要参数: 横波折射角 ；简称折射角； 探头K值: K = tg. 超声波频率:f.,T,T,T,F,B,a. 无缺陷 b.有缺陷 c.端角波,几何关系术语跨距点：声束中心线经底面反射后到探伤面的一点。跨距：探头入射点至跨距点的距离。直射法：在0.5跨距的声程以内，超声波不经底面反射而直接对准缺陷的探伤方法，又称一次波法。一次反射法：超声波只在底面反射一次而对准缺陷的探伤方法，又称二次波法。缺陷水平距离:缺陷在探伤面的投影点至探头入射点的距离。简化水平距离：缺陷在探伤面的投影点至探头前端的距离。缺陷深度:缺陷距探伤面的垂直距离,根据三角函数基本公式：可有

18、0.5跨距：P 0.5tg1跨距：P tg缺陷深度（直射）h=scos缺陷深度（一次反射）h=2 scos水平距离L =s sin水平距离与深度间关系直射法 L= h tg=kh h=L/ tg=L/k一次反射法L= (2 h) kh= 2 L/ k,5.7探头压电超声换能器1探头的种类直探头（纵波探头）直探头由壳体、吸收块、压电晶片、和保护膜组成。其基本内部结构如下图,直探头内部结构及工作原理,匹配电感,吸收块,压电晶片,保护膜,工件,外壳,压电晶片,引线,阻尼块,斜探头,斜探头结构简图,斜探头一般由探头芯、透声楔（斜楔块）、壳体等部分组成。,5P812k2.5,k=折射角的正切值,发射接收

19、f=5MHz的超声波,晶片面积812mm2,入射点,2 横波探头的主要性能折射角值（k值）决定了声束入射于工件的方向和声波传播途径，是缺陷定位计算的重要数据。公称折射角：45506070K值: 1.0 1.5 2.0 2.5,前沿长度（接近长度）声束入射点至探头前端面的距离,接近长度,L,入射点,5.8试块按一定用途设计制作的具有简单形状人工反射体的试件。探伤标准的一个组成部分。1。标准试块(standard test block) 指材质、形状和尺寸均经主管机关或权威机构鉴定的试块。也叫校准试块。 用于对超声检测装置或系统的性能测试及灵敏度调整。,（2)CSK-1A试块,标定探头K值； 测试

20、分辨力； 测试探伤仪的水平线性； 进行斜探头的垂直或水平1：1定位； 测试斜探头的入射点等等。,1）利用R100圆弧面测定斜探头入射点和前沿长度，利用50孔的反射波测定斜探头折射角值。2)校验探伤仪水平线性和垂直线性3)利用1.5横孔的反射波调整探伤灵敏度利用R100圆弧面调整探测范围4)利用50圆孔估测直探头盲区和斜探头前后扫查声束特性5）采用测试回波幅度或反射波宽度的方法可测定远声分辩力。2。对比试块（reference block）用于调整超声检测系统灵敏度或比较缺陷大小的试块。也叫参考试块。一般采用与被检材料特性相似的材料制成。,5.9探伤条件的选择1选择原则检验等级的选择按GB113

21、4589规定，根据质量要求，检验等级分为A、B、C三级。各等级的检验范围如下：A级检验：用一种角度的斜探头单面单侧一般情况下，不要求检测横向缺陷，当母材厚度大于50mm时，不允许采用A级检验。一般适用于普通钢结构,B级检验一种角度探头单面双侧厚度100mm时，双面双侧应检测横向缺陷一般适用于压力容器,C级检验至少用两种角度的斜探头，单面双侧在两个扫查方向上用两种角度的斜探头检测横向缺陷，当厚度大于100mm时，双面双侧。附加条件：磨平焊缝余高直探头斜探头配合检测母材厚度100mm或窄间隙焊时40mm时，增加串列式扫查。适用于核容器及管道。,2 探伤仪的选择按有关标准和规程要求选用。3耦合剂的选

22、择特点：种类：常用的有：水、机油、甘油和化学浆糊厚度4探伤面的选择与准备5.10探头的选择检测频率一般应在2-5MHz的范围内，其中2-2.5MHz被推荐为公称检测频率粗晶材料厚大工件宜选用较低频率，对晶粒细小薄壁工件宜选用较高频率,探头尺寸探头尺寸应随检测距离的减小而减小，对提高分辩力有好处。较小厚度工件小晶片探头较大厚度或粗晶材料工件大晶片探头检测面不平或曲率较大小晶片探头探头声束折射角薄工件宜采用大K值，大厚度工件宜采用小K值。探头型式的选择,5.11焊接接头的探伤主要采用斜角探伤法，辅以垂直入射法1平板对接接头的探伤准备工作按探伤条件选择探伤面、探伤方法、斜探头或K检验区域的宽度应是焊

23、缝本身加上焊缝两侧各相当于母材料厚度的30%的一段区域，最小为10mm，最大为20mm,l应为:l1.25P(一次反射法) l0.25P(直射法),检验区域,单探头扫查方式锯齿形扫查检测焊缝及其热影响区的纵向缺陷一般在初始检测中使用,基本扫查,转角扫查,环绕扫查,左右扫查,前后扫查,斜探头基本扫查法,转角扫查：探头作定点转动区，区分点状或条状缺陷环绕扫查：有助于点状缺陷的识别左右扫查：区分点状或条状缺陷，指示缺陷长度前后扫查：估判缺陷形状，估计高度,平行扫查可探焊缝及热影响区的横向缺陷,斜平行扫查发现焊缝及热影响区的横向裂纹或与焊缝方向成倾斜角度的缺陷,1045o,双探头扫查方式按两个探头相对

24、焊缝放置位置的不同，分为串列式、交叉式、V型、K型。,60-90o,2其他结构焊缝接头探伤T型接头的探伤可用斜、直探头探伤，频率通常选用2.5MHz直探头探伤（只适合较厚的T型焊缝）,角接接头的探伤斜探头折射角,5.12DAC曲线制作,a. 探头前沿校准（1）如图1所示，将探头放在 CSK 1B 标准试块的0位上（2）前后移动探头，使试块R100圆弧面的回波幅度最高，回波幅度不要超出屏幕，否则需要减小增益。（3）当回波幅度达到最高时，保持探头不动，在与试块“0”刻度对应的探头侧面作好标记，这点就是波束的入射点，从探头刻度尺上直接读出试块“0”刻度所对应的刻度值，即为探头的前沿值。（或用刻度尺测

25、量图1所示L值，前沿x=100-L。），将探头前沿值输入“探头”功能内的“探头前沿”中，探头前沿测定完毕。,b探头零点的校准按图1的方法放置探头，用闸门套住最高波，调整探头零点此时，保持探头位置不动，用闸门套住R100圆弧的反射波，调整基本功能组中的“探头零点”的数值，直到声程S=100为止，“探头零点”调整完毕。c探头K值校准(折射角的校准)由于被测物的材质和楔块的磨损会使探头的实际K值与标称值有一些误差。因此需要测定探头的实际K值。校准步骤如下：（1）如图2将探头放在CSK1A标准试块的适当的角度标记上。（2）前后移动探头，找到试块边上大圆孔的回波波峰时，保持探头不动。（3）在试块上读出入

26、射点与试块上对齐的K值，这个角度为探头的实际K值，（或者通过计算斜率校准,见下图2），将此值输入“探头”功能组中的“K值”。,5.13检测结果评价,知识拓展,焊鳞,气孔,6.磁粉检测,7.高强度螺栓连接副终拧扭矩检测7.1一般规定,检测人员在检测前，应了解工程使用的高强度螺栓的型号、规格、扭矩施加方式。,对高强度螺栓终拧扭矩的施工质量检测，应在终拧1h之后、48h之内完成。,7.2检测设备（1） 扭矩扳手示值相对误差的绝对值不得大于测试扭矩值的3%。扭矩扳手宜具有峰值保持功能。 （2） 应根据高强度螺栓的型号、规格，选择扭矩扳手的最大量程。工作值宜控制在被选用扳手的量限值20%80%之间。,7

27、.3 检测技术（1） 在对高强度螺栓的终拧扭矩进行检测前，应清除螺栓及周边涂层。螺栓表面有锈蚀时，尚应进行除锈处理。 （2） 在对高强度螺栓终拧扭矩检测时，应经外观检查或敲击检查合格后进行。 （3） 检测时，施加的作用力应位于手柄尾端，用力要均匀、缓慢。扳手手柄上宜施加拉力。 除有专用配套的加长柄或套管外，严禁在尾部加长柄或套管后，测定高强螺栓终拧扭矩。 （4） 高强螺栓终拧扭矩检测采用松扣-回扣法。先在扭矩扳手套筒和连接板上作一直线标记，然后反向将螺母拧松60，再用扭矩扳手将螺母拧回原来位置（即扭矩扳手套筒和连接板的标记又成一直线），读取此时的扭矩值。 （5） 扭矩扳手经使用后，应擦拭干净放

28、入盒内。定力扳手使用后要注意将示值调节到最小值处， （6） 如扭矩扳手长时间未用，在使用前应先预加载3次，使内部工作机构被润滑油均匀润滑。,7.3检测结果评价（1）高强度螺栓终拧扭矩检测结果宜0.9Tc1.1Tc范围内。（2）小锤敲击检查发现有松动的高强度螺栓，应直接将其判为不合格。,一个高强度螺栓的设计预拉力P,施工终拧扭矩值系施工方根据高强度螺栓连接副试验扭矩系数计算提供,大六角头螺栓,扭剪型采用目测法,高强度螺栓连接副终拧扭矩值按下式进行计算：Tc=KPcd式中 Tc终拧扭矩值（Nm）；Pc施工预拉力值标准值（kN）按表C.0.2采用；d螺栓公称直径（mm）；K扭矩系数，试验确定。高强度大六角螺栓连接副初拧扭矩T0可按0.5 Tc取值。扭剪型高强度螺栓连接副初拧扭矩值T0可按下式计算：T0=0.065Pcd式中 T0初拧扭矩值（Nm）；Pc施工预拉力值标准值（kN）按表C.0.2采用；d螺栓公称直径（mm）。,8.防腐涂层及防火涂料厚度检测9.变形检测10.钢结构动力特性检测11.钢材厚度检测以上检测方法、依据，评价标准应符合相关标准规定,