浅谈钢结构表面镀锌层对超声波检测结果的影响

杨海斌

浙江华东科技检测有限公司浙江省杭州市310018

摘要：通过对钢结构表面无镀锌层时与有镀锌层时的比试验，得出实验结论，有镀锌层时对超声波检测时的影响大小，及对今后检测工作中做为参考依据。

关键词：镀锌层厚度对超声波检测影响；灵敏度对比；灵敏度补偿

热浸镀锌具有非常好的防腐性能，经常应用在露天易腐蚀场所，例如电力铁塔、通信铁塔、风力发电塔、高立柱广告牌、钢结构雨棚等等，在对这些构件的全熔透一、二级焊缝进行现场超声波检测时，通常是把表面镀锌层打磨去除，使其表面露出金属光泽，如果能直接在镀锌层表面检测，既节省了去除和再做防腐费用，又能缩短工期，保证检测质量的同时提高了生产效率，另一个主要原因就是再补做的防腐层达不到在工厂内热浸镀锌的效果，防腐耐久性比热浸镀锌差。综合以上各点原因，特通过超声波斜探头横波及直探头纵波的对比试验数据分析总结，为以后实际检测工作提供参考依据。

超声波检测基本原理：在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射,反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的位置。

1.检测人员：本次实施的检测人员均按GB/T9455进行资格认证，取得了超声波无损检测二级及以上证书，具有足够的钢结构焊缝无损检测经验。

2.设备：所使用的主要检测仪器仪表有HS600型超声波检测仪、T260型涂层测厚仪、TR100型粗糙度检测仪，以上仪器均已经过国家法定检测机构检定或校准，且在有效期以内。

3.斜探头横波对比试验

3.1.试验方法步骤

3.1.1.选择规格尺寸为400×80×40mm的Q345B钢材，并采用直探头对钢材进行100%的内部无损检测，其内部没有大于或等于Φ2mm的平底孔当量直径的缺陷。

3.1.2.耦合剂选用透声性较好的且不损伤检测面的化学浆糊，在实际检测中也是使用化学浆糊，减小使用不同耦合剂造成灵敏度误差的影响。

3.1.3.超声波检测斜探头型号为2.5P13×13K2。

3.1.4.加工的试块尺寸及图片分别见图1和图2。将同一试块平分成左右两侧，并在试块中间钻直径为Φ3mm共7个横通孔，各孔离上表面距离为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm，左侧为钢材金属表面未做镀锌处理，其表面粗糙度为▽4，右侧在钢材表面做热浸镀锌处理，其表面粗糙度为▽4。

图1（左侧无镀锌层、右侧热浸镀锌）

3.1.5.利用T260型涂层测厚仪并依据钢结构工程施工质量验收规范《GB50205-2001》对右侧镀锌层厚度进行检测，检测5处，每处3个点，共15个点，取平均值作为右侧镀锌层厚度代表值，1号试块右侧镀锌层厚度为112.9um，2号试块右侧镀锌层厚度为80.8um。

3.1.6.试验时，分别在试块的左侧和右侧利用超声波探伤仪对同一深度Φ3mm横通孔进行检测，此时可以不考虑材质和声程距离对超声波能量的衰减。

4.直探头纵波检测对比试验

4.1.试验方法步骤

4.1.1.试块选择规格尺寸为200×80×60mm的Q345B钢材，并采用直探头对钢材进行100%的内部无损检测，其内部没有大于或等于Φ2mm的平底孔当量直径的缺陷。

4.1.2.试块表面经机加工后抛光处理，再将试块划分成左右两个区域，左右区域各100mm宽，左侧维持原状，右则做热浸镀锌处理，同样利用T260型涂层测厚仪并依据钢结构工程施工质量验收规范《GB50205-2001》对右侧镀锌层厚度进行检测，检测5处，每处3个点，共15个点，取平均值作为右侧镀锌层厚度代表值，3号试块右侧热浸镀锌层上表面加下表面之和平均厚度为320.4um，4号试块右侧热浸镀锌层上表面加下表面之和平均厚度为409.7um。

4.1.3.在试块上均匀涂摸化学浆糊作为耦合剂，再将直探头分别放置于试块的左侧和右侧，分别利用1.5千克压块恒压，并调节试块底波到示波屏满屏的60%，待稳定后分别记录左侧和右侧底波的dB值。

图4

4.2.试验结果

4.2.1.试验结果见下表2

5.结论

根据以上对比试验，将横波斜探头和纵波直探头分别放在同一块试块上，对有镀锌层部位和无镀锌层的部位进行测试，发现超声波横波对有镀锌层钢构件检测时，镀锌层厚度不大于112.9um时波幅最大相差为0.6dB，镀锌层厚度不大于409.7um时超声波纵波的波幅最大相差为0.5dB，对检测结果影响很小。

钢铁材料与热浸镀锌层两者结合比较紧密，中间不会存在分层间隙的情况，超声波纵波横波很容易穿过结合面，声能损失很小，由此可见，在实际工作中应主要考虑镀锌层表面光洁度对检测灵敏度的影响，探头移动区域表面应平滑，无焊接飞溅、铁屑、油垢及其他外部杂质，探头移动区表面的不平整度，不应引起探头和工件接触间隙超过0.5mm，镀锌层厚度在一定范围内时对超声波无损检测未造成较大的影响，如果检测表面镀锌层厚度较厚时，可能通过对比试验进行灵敏度补偿解决，不需要对已镀锌部位进行打磨去除处理，既节约了成本又提高了效率。

参考文献：

[1]李兆太，张铭，白树梅.工件表面油漆层对超声波检测灵敏度的影响，无损探伤，文章编号1671-4423（2006）03-39-02

[2]焊缝无损检测超声波检测技术、检测等级和评定GB/T11345-2013

[3]钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001

作者简介：杨海斌（1978-03-28），男，汉族，籍贯：湖南衡阳，当前职务：检测部经理，当前职称：中级，学历：本科，研究方向：工程检测