钢结构试验检.docx

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钢结构试验检

钢结构试验检测

一、构件焊濒馒检验

　　桥梁建造工程中许多构件需焊接加工，其焊接质量的好坏直接影响着构件的质量，故钢结构构件焊接质量的检验工作是确保产品质量的重要措施。

根据焊接工序的特点，检验工作是贯穿焊接始终的。

一般分成三个阶段，即焊前检验、焊接过程中检验和焊后成品的检验。

（一）焊前检验

　　焊前检验是指焊接实施之前准备工作的检验、包括原材料的检验，焊接结构设计的鉴定及其它可能影响焊接质量因素的检验（如焊工考试、电源的质量、工具和电缆的检查）。

检验应根据图纸要求和相应的国家标准及行业标准进行。

（二）焊接过程中的检验

　　在焊接过程中主要检验焊接规范、焊缝尺寸和结构装配质量。

1.焊接规范的检验

　　焊接规范是指焊接过程中的工艺参数，如焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊条（焊丝）直径、焊接的道数、层数、焊接顺序、能源的种类和极性等。

正确的规范是在焊前进行试验总结取得的。

有了正确的规范，还要在焊接过程中严格执行才能保证接头质量的优良和稳定。

对焊接规范的检查，不同的焊接方法有不同的内容和要求。

（1）手工焊规范的检验

　　一方面检验焊条的直径和焊接电流是否符合要求，另一方面要求焊工严格执行焊接工艺规定的焊接顺序、焊接道数、电弧长度等。

（2）埋弧自动焊和半自动焊焊按规范的检验

　　除了检查焊接电流、电弧电压、焊丝直径、送丝速度、焊接速度（对自动焊而言）外，还要认真检查焊剂的牌号、颗粒度、焊丝伸出长度等。

（3）接触焊规范的检验

　　对于对焊，主要检查夹头的输出功率、通电则接触情况、夹头的夹紧力和工件与夹头的导电情况等。

电阻对焊时还要注意焊接电流、加热时间和顶锻力之间的相互配合。

压力正常但加热不足，或加热正确而压力不足都会形成未焊透。

电流过大或通电时间过长会使接头过热，降低其机械性能。

闪光对焊时，特别要注意检查烧化时间和顶锻速度。

若焊接时顶锻力不足，焊件断头表面可能因氧化物未被挤出而形成未焊透或白斑等缺陷。

对于点焊，要检查焊接电流、通电时间、初压力以及加热后的压力、电极表面及工件被焊处表面的情况等是否符合工艺规范要求。

对焊接电流、通电时间功加热后的压力三者之间配合是否恰当要认真检查，否则会产生缺陷。

如加热后的压力过大会使工件表面显著凹陷和部分金属被挤出；压力不足会造成未焊透；电流过大或通电时间过长会引起金属飞溅和焊点缩孔。

对于缝焊，要检查焊接电流、滚轮压力和通电时间是否符合工艺规范。

通电时间过少会形成焊点不连续，电流过大或压力不足会使焊缝区过烧。

（4）气焊规范的检验

　　要检查焊丝的牌号、直径、焊嘴的号码，并检查可燃气体的纯度和火焰的性质。

如果选用过大的焊嘴会使焊件烧坏，过小的焊嘴会形成未焊透，使用过分的还原性火焰会使金属渗碳，而氧化焰会使金属激烈氧化。

这些都会使焊缝金属机械性能降低。

2.焊缝尺寸的检查

　　焊缝尺寸的检查应根据工艺卡或行业标准所规定的要求进行。

一般采用特制的量规和样板来测量。

3.结构装配质量的检验

　　在焊接之前进行装配质量检验是保证结构焊成后符合图纸要求的重要措施。

对装配结构应作如下几项检查：

（1）按图纸检查各部分尺寸、基准线及相对位置是否正确，是否留有焊接收缩余量和机械加工余量。

（2）检查焊接接头的坡口型式及尺寸是否正确。

（3）检查点固焊的焊缝布置是否恰当，能否起到固定作用，是否会给焊后带来过大的内应力。

并检查点固焊缝的缺陷。

（4）检查焊接处是否清洁；有无缺陷（如裂缝、凹陷、夹层）。

二、焊后成吊的检验

　　焊接产品虽然在焊前和焊接过程中进行了检查，但由于制造过程中外界因素的变化，如操作规范的不稳定、能源的波动等都有可能引起缺陷的产生。

为了保证产品的质量，对成品必须进行质量检验。

钢结构构件一般用外观检测法检则表面缺陷，内部缺陷用超声波探伤和射线探伤检测。

下面先介绍外观检测方法，其它探伤原理和方法将作专门介绍。

　　焊接接头的外观检测是一种手续简便而应用广泛的经验方法，是成品检验的一项重要内容。

这种方法有时亦使用于焊接过程中，如厚壁焊件作多层焊时，每焊完一层焊道便采用这种方法进行检查，以防止前道焊层的缺陷被带到下一层焊道中去。

　　外观检查主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。

　　这种检查一般是通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检测的、故有肉眼观察法或目视法之称。

　　检查之前，必须将焊缝附近10-20mm基本金属上所有飞溅及其它污物清除干净，在清除焊渣时，要注意焊渣覆盖的情况。

一般来说，根据熔渣覆盖的特征和飞溅的分布情况，可粗略地预料在该处会出现什么缺陷。

例如，贴焊缝面的溶渣表面有裂纹痕迹，往往在焊缝中也有裂纹；若发现有飞溅成线状集结在一起，则可能固电流产生磁场磁化工件后，金属微粒堆积在裂纹上。

因此，应在该处仔细地检查是否有裂纹。

　　对合金钢的焊接产品作外部检查，必须进行两次，即紧接着焊接之后和经过15-30d以后。

这是因为有些合金钢内产生的裂纹形成得很慢,以致在第二次检查时才发现裂缝。

对未填满的弧坑应特别仔细检查，因该处可能会有星形散射状裂纹。

　　若焊缝表面出现缺陷，焊缝内部便有存在缺陷的可能。

如焊缝表面出现咬边或满溢，则内部可能存在未焊透或未熔合；焊缝表面多孔，则焊缝内部亦可能会有气孔或非金属夹杂物存在。

焊缝尺寸的检查可采用前面介绍的量规和样板进行。

三、钢材焊缝无损探伤

（一）超声波探伤

1．探伤原理

　　人耳可听得见的声波的频率范围大约是20HZ至20kHz。

频率比20kHz更高的声波叫超声波。

　　超声波脉冲（通常为1.5MHz）从探头射人被检测物体，如果其内部有缺陷，缺陷与材料之间便存在界面，则一部分人射的超声波在缺陷处被反射或折射，则原来单方向传播的超声能量有一部分被反射，通过此界面的能量就相应减少。

这时，在反射方向可以接到此缺陷处的反射波；在传播方向接收到的超声能量会小于正常值，这两种情况的出现都能证明缺陷的存在。

在探伤中，利用探头接收脉冲信号的性能也可检查出缺陷的位置及大小。

前者称为反射法，后者称为穿透法。

2．探伤方法

1）脉冲反射法

　　脉冲反射法探伤由探头、脉冲发生器、接收放大器等部分组成。

脉冲发生器所产生的高频电脉冲激励探头的压电晶片振动，使之产生超声波。

超声波垂直人射到工件中，当通过界面A缺陷和底面B时，均有部分超声波反射回来，这些反射波各自经历了不同的往返路程回到探头上，探头又重新将其转变为电脉冲，经接收放大器放大后，即可在荧光屏上显现出来。

其对应各点的波型分别称为始波（A'）、缺陷波（F'）和底波（B'）。

当被测工件中无缺陷存在时，则在荧光屏上只能见到始波A'和底波B'。

缺陷的位置（深度AF）可根据各波型之间的间距之比等于所对应的工件中的长度之比求出，即

　　其中AB是工件的厚度，可以测出；A'B'和A'F'可从荧光屏上读出。

　　缺陷的大小可用当量法确定。

这种探伤方法叫纵波探伤或直探头探伤。

振动方向与传播方向相同的波称纵波；振动方向与传播方向相垂直的波称横波。

（2）横波脉冲反射法

　　当人射角不等于零的超声波人射到固体介质中，且超声波在此介质中的纵波和横波的传播速度均大于在人射介质中的传播速度时，则同时产生纵波和横波。

又由于材料的弹性模量E总是大于剪切模量G，因而纵波传播速度总是大于横波的传播速度。

根据几何光学的折射规律，纵波折射角也总是大于横波折射角。

当人射角取得足够大时，可以使纵波折射角等于或大于900，从而使纵波在工件中消失，这时工件中就得到了单一的横波。

横波入射工件后，遇到缺陷时便有一部分被反射回来，即可以从荧光屏上见到脉冲信号；若探头离工件端面很近，会有端面反射，因此应该注意与缺陷区分；若探头离工件端面很远且横波又没有遇到缺陷，有可能由于过度衰减而出现单波情况（超声波在传播中存在衰减）。

　　横波探伤的定位在生产中采用标准试块调节或三角试块比较法。

缺陷的大小同样用当量法确定。

　　钢结构构件焊缝的超声波探伤必须由持证专业人员按GBll52进行，并根据图纸技术要求和行业标准确定验收。

2）穿透法

　　穿透法是根据超声波能量变化情况来判断工件内部状况的，它是将发射探头和接收探头分别置于工件的两相对表面。

发射探头发射的超声波能量是一定的，在工件不存在缺陷时，超声波穿透一定工件厚度后，在接收探头上所接收到的能量也是一定的。

而工件存在缺陷时，由于缺陷的反射使接收到的能量减小，从而断定工件存在缺陷。

　　根据发射波的不同种类，穿透法有脉冲波探伤法和连续波探伤法两种。

　　穿透法探伤的灵敏度不如脉冲反射法高，且受工件形状的影响较大，但较适宜检查成批生产的工件。

如板材一类的工件，可以通过接收能量的精确对比而得到高的精度，宜实现自动化。

（二）射线探伤

　　射线探伤是利用射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法。

　　按探伤所用的射线不同，射线探伤可以分为X射线、γ射线和高能射线探伤三种。

由于显示缺陷的方法不同，每种射线探伤又有电离法、荧光屏观察照相法和工业电视法几种。

运用最广的是X射线照相法，下面介绍其探伤原理和过程。

1．X射线照相法的探伤原理

　　照相法探伤是利用射线在物质中的衰减规律和对某些物质产生的光化及荧光作用为基础进行探伤的。

从射线强度的角度看，当照射在工件上射线强度为J0，由于工件材料对射线的衰减，穿过工件的射线被减弱至Jc。

若工件存在缺陷时，因该点的射线透过的工件实际厚度减少，则穿过的射线强度Ja、Jb比没有缺陷的点的射线强度大一些。

从射线对底片的光化作用角度看，射线强的部分对底片的光化作用强烈，即感光量大。

感光量较大的底片经暗室处理后变得较黑。

因此，工件中的缺陷通过射线在底片上产生黑色的影迹，这就是射线探伤照相法的探伤原理。

2．X射线探伤照相法的工序

（1）确定产品的探伤位置和对探伤位置进行编号。

在探伤工作中，抽查的焊缝位置一般选在：

①可能或常出现缺陷的位置；②危险断面或受力最大的焊缝部位；③应力集中的位置。

对选定的焊缝探伤位置必须按一定的顺序和规律进行编号，以便容易找出翻修位置。

（2）选取软片、增感屏和增感方式，探伤用的软片一般要求反差高、清晰度高和灰雾少。

增感屏和增感方式可根据软片或探伤要求选择。

（3）选取焦点、焦距和照射方向。

照射方向尤其重要，一定选择最佳透照角度。

（4）放置铅字号码、铅箭头及象质计。

一定按GB3323要求放置。

（5）选定曝光规范。

曝光规范要根据探伤机型事先作出，探伤时按工件的厚度和材质选取。

（6）进行暗室处理。

（7）焊缝质量的评定。

由专业人员按GB3323进行评定，射线探伤必须由持证的专业人员按GB3323进行，根据图纸中的技术要求或行业标准确定验收。

四、高强螺拴及组合件力学性能试验

（一）扭剪型高强螺栓连接副预拉力复验方法

（1）复验用的螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取，每批应抽取5套连接副进行复验。

（2）连接副预拉力可采用各类轴力计进行测试。

（3）试验用的电测轴力计、油压轴力计、电阻应变仪、扭矩板手等计量器具，应在试验前进行标定，其误差不得超过2％。

（4）采用轴力计方法复验连接副预拉力时，应将螺栓直接插入轴力计。

紧固螺栓分初拧。

终拧两次进行，初拧应采用手动扭矩扳手或专用定扭电动扳手；初拧值应为预拉力标准值的50%左右。

终拧应采用专用电动扳手，至尾部梅花头拧掉时，读出预拉力值。

（5）每套连接副只应做一次试验，不得重复使用。

在紧固中垫圈发生转动时，应更换连接副，重新试验。

（6）复验螺栓连接副的预拉力平均值应符合规定；其变异系数应符合下列计算并应小于或等于10％。

（二）高强度大六角头螺栓连接副粗矩系数的复验方法

（1）复验用螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取，每批应抽取8套连接副进行复验。

（2）连接副扭矩系数复验用的计量器具应在试验前进行标定，误差不得超过2％。

（3）每套连接副只应做一次试验，不得重复使用。

（4）连接副扭矩系数的复验应将螺栓穿人轴力计，在测出螺栓预拉力P的同时，应测定施加于螺母上的施拧矩值T，并应按下式计算扭矩系数K。

式中：

T��施拧扭矩，N•m；

d��高强度螺栓的螺纹规格（螺纹大径），mm；

P��螺栓预拉力，kN。

（5）进行连接副扭矩系数试验时，螺栓预拉力值应符合规定

（三）高强度螺栓连接杭滑移系数试验方法

1．基本要求

（1）制造厂和安装单位应分别以钢结构制造批为单位进行抗滑移系数试验。

制造批可按单位工程划分规定的工程量每2000t为一批，不足2000t的可视为一批。

选用两种及两种以上表面处理工艺时，每种处理工艺应单独检验。

每批三组试件。

（2）抗滑移系数试验应采用双摩擦面的二栓或三栓拼接的拉力试件

（3）抗滑移系数试验用的试件应由金属结构厂或有关制造厂加工；试件与所代表的钢结构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态，并应用同批同一性能等级的高强度螺栓连接副，在同一环境条件下存放。

（4）试件钢板的厚度,t1、t2应根据钢结构工程中有代表性的板材厚度来确定

（5）试件板面应平整，无油污，孔和板的边缘无飞边、毛刺。

2.试验方法

（1）试验用的试验机误差应在1％以内。

（2）试验用的贴有电阻片的高强度螺栓、压力传感器和电阻应变仪应在试验前用试验机进行标定，其误差应在2%以内。

（3）试件的组装顺序应符合下列规定。

①先将冲钉打入试件孔定位，然后逐个换成装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓，或换成同批经预拉力复验的扭剪型高强度螺栓。

②紧固高强度螺栓应分初拧、终拧。

初拧应达到螺栓预拉力标准值的50％左右。

终拧后，螺栓预拉力应符合下列规定：

a.对装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓，采用电阻应变仪实测控制试件每个螺栓的预拉力值应在0.95P-1.05P（P为高强度螺栓设计预拉力值）之间；

b.不进行实测时，扭剪型高强度螺栓的预拉力（紧固轴力）可按同批复验预拉力的平均值取用。

③试件应在其侧面划出观察滑移的直线。

（4）将组装好的试件置于拉力试验机上，试件的轴线成与试验机夹具中心严格对中。

（5）加荷时、应先加10％的抗滑移设计荷载值，停1min后，再平稳加荷，加荷速度为3-5kN／s。

直拉至滑动破坏，测得滑移荷载Nv。

（6）在试验中当发生以下情况之一时，所对应的荷载可定为试件的滑移荷载：

①试验机发生回针现象；

②试件侧面划线发生错动；

③X-Y记录仪上变形曲线发生突变；

④试件突然发生“嘣”的响声。

（7）抗滑移系数，应根据试验所测得的滑移荷载Nv和螺栓预拉力P的实测值，按下式计算，宜取小数点二位有效数字。

式中：

NV一由试验测得的滑移荷载，kN；

nf一一摩擦面面数，取nf=2；

一一试件滑移一侧高强度螺栓预拉力实测值（或同批螺栓连接副的预拉力平均值）之和（取三位有效数字），kN；

m��试件一侧螺栓数量。

五、漆膜厚富现场检测

　　漆膜厚度测试一般有两种方法则回杠杆千分尺法和磁性测厚仪法。

下面介绍磁性测厚仪法的主要步骤。

（一）仪器设备：

磁性测厚仪，精确度为2μm。

（二）检测步骤

（1）调零、取出探头，插入仪器的插座上。

、将己打磨未涂漆的底板（与被测漆膜底材相同）擦洗干净，把探头放在底板上按下电钮，再按下磁芯，当磁芯跳开时，如指针不在零位，应旋动调零电位器，使指针回到零位，需重复数次。

如无法调零，需更换新电池。

（2）校正取标准厚度片放在调零用的底板上，再将探头放在标准厚度片上，按下电钮，再按下磁芯，待磁芯跳开后旋转标准钮，使指针回到标准片厚度值上，需重复数次。

（3）测量取距样板边缘不少于1cm的上、中、下三个位置进行测量。

将探头放在样板上，按下电钮，再按下磁芯，使之与被测漆膜完全吸合，此时指针缓慢下降，待磁芯跳开表针稳定时，即可读出漆膜厚度值，取各点厚度的算术平均值为漆膜的平均厚度值。