超聲檢測在劇場建筑舞臺設備鋼結構中的應用

張杭生

(浙江省商務人力資源交流服務中心,浙江 杭州 310006)

現(xiàn)代意義上的劇場建筑舞臺設備行業(yè)從誕生至今已有一百多年歷史,在此期間不斷發(fā)展完善,相比歐美國家,國內的劇場建筑舞臺設備是一個新興產(chǎn)業(yè)。很多建設單位不了解,沒有專門的劇場建筑舞臺設備監(jiān)理單位,而且劇場建筑又是數(shù)量相對較少的公共建筑,導致舞臺設備鋼結構在安裝、檢測驗收環(huán)節(jié)上出現(xiàn)管理不到位,使用后舞臺設備鋼結構坍塌事故時有發(fā)生,安全風險較大[1]。

在以往工作中,我們碰到過僅憑目測無法評判舞臺設備鋼結構焊縫質量的情況。受測試儀器的局限,對舞臺設備鋼結構焊縫內部缺陷問題不能進行現(xiàn)場定量檢測。針對舞臺設備鋼結構存在的焊縫質量安全隱患,本文就超聲檢測在劇場建筑舞臺設備鋼結構中的應用進行探討。

1 超聲檢測及設備選擇

1.1 超聲檢測應用

我們通過對舞臺設備鋼結構焊縫質量的研究,采用超聲波技術檢測鋼結構焊縫質量問題。舞臺設備鋼結構焊縫的無損探傷檢測方法為目視檢測和超聲波檢測。目視檢測是對焊縫表面質量缺陷檢查,而超聲波檢測是對焊縫內部質量缺陷檢測。舞臺設備鋼結構焊縫表面質量缺陷,可以通過肉眼或放大鏡觀察,但焊縫內部質量缺陷卻無法通過目測判斷,因此我們重點研究超聲波探傷儀在舞臺設備鋼結構焊縫中應用[2]。

1.2 超聲波探傷儀

超聲波探傷儀工作原理是儀器產(chǎn)生電振蕩并施加于斜探頭,斜探頭中的壓電晶片產(chǎn)生超聲波,縱波經(jīng)斜楔塊傾斜入射到被測金屬物體中,轉換為橫波。把超聲波的縱波射入被檢物的一面,然后在同一面的斜入射橫波遇到缺陷處反射回來的回波,根據(jù)回波情況來判斷缺陷的情況。斜射的橫波探傷容易發(fā)現(xiàn)垂直于探測面或傾斜較大的缺陷,主要運用于焊縫的探傷[3]。根據(jù)檢測現(xiàn)場工地情況,選用USM86便攜式超聲波探傷儀進行超聲檢測。

1.3 超聲檢測優(yōu)缺點

與其他無損檢測方法相比,超聲檢測方法的優(yōu)點有：適合于金屬、非金屬材料和復合材料；穿透能力強,可對較大厚度范圍內的工件內部缺陷進行檢測,對金屬材料,可檢測厚度為1～2 mm的薄壁管材和板材；缺陷定位較準確；對面積型缺陷的檢出率較高；靈敏度高,可檢測工件內部尺寸很小的缺陷；檢測成本低、速度快,設備輕便,對人體及環(huán)境無害,現(xiàn)場使用較方便等。不過,超聲檢測方法也有局限性：對工件中的缺陷進行精確的定性、定量仍需作深入研究,對具有復雜形狀或不規(guī)則外形的工件進行超聲檢測有困難,缺陷的位置、取向和形狀對檢測結果有一定影響,工件材質、晶粒度等對檢測有較大影響[4]。

2 超聲檢測現(xiàn)場應用

2.1 超聲檢測前準備工作

通過對劇場建筑舞臺設備鋼結構焊縫進行全面分析,確定了適合舞臺設備無損探傷的測試儀器為超聲波探傷儀,確定了超聲檢測的位置。在儀器生產(chǎn)廠家及有關專家的技術指導下,完成無損探傷儀器的檢測方法和測試流程的設計,且針對宜興文化中心大劇院舞臺設備鋼結構進行現(xiàn)場測試。

在研究實施階段,邀請有關專家對宜興文化中心大劇院舞臺設備鋼結構進行現(xiàn)場實地考察,對舞臺設備鋼結構進行全面分析,并確定超聲波探傷儀的檢測位置：升降臺跨中對接焊縫,升降臺配重豎向和橫向對接焊縫,防火幕牛腿上鋼梁對接焊縫等。選用USM 86便攜式超聲波探傷儀,根據(jù)現(xiàn)場鋼材線細壁薄的特點,設計相應的超聲波檢驗規(guī)程、超聲波檢驗工藝卡、超聲波檢測原始記錄。

采用標準《焊縫無損檢測 超聲檢測 技術、檢測等級和評定(GB/T 11345—2013)》和驗收標準《焊縫無損檢測 超聲檢測 驗收等級(GB/T 29712—2013)》,根據(jù)現(xiàn)場鋼材厚度小于12 mm,確定選用標準試塊CSK-IA 和參考試塊RB-1,分別選用斜探頭5P6×6 K3和5P9×9 70°(探頭基本頻率為5 MHz,晶片尺寸為6 mm×6 mm或9 mm×9 mm,斜探頭鋼中折射角為70°或折射角正切值K=3)。

去現(xiàn)場檢測前,對USM86便攜式超聲波探傷儀進行斜探頭的校準、K值的測量和DAC曲線的制作,把相關數(shù)據(jù)記錄在《超聲波檢驗工藝卡》和《焊縫超聲波探傷記錄》表格上。根據(jù)驗收標準GB/T 29712—2013附錄A 圖A.2適用于板厚8～15 mm的橫孔技術( 技術1)驗收等級3級,儀器顯示三條線分別設置偏移量為：0、-6、-10 dB,前兩條線表示驗收線,第三條線表示評定等級。

2.2 現(xiàn)場超聲檢測工作

現(xiàn)場檢測時,根據(jù)現(xiàn)場鋼結構表面粗糙程度,選用傳輸校正(表面補償)為4 dB或5 dB,記錄在原始記錄表格上。宜興文化中心大劇院舞臺設備鋼結構焊縫的超聲波檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 焊縫超聲波原始記錄(一)

此工程名稱為宜興文化中心大劇院舞臺設備鋼結構,本體材料為Q235B,焊縫類型為對接焊縫,檢測時間為焊后72 h,檢測溫度為20℃。經(jīng)超聲波檢測,未發(fā)現(xiàn)對接焊縫缺陷。具體結果見圖1、圖2及表2。

表2 焊縫超聲波原始記錄(二)

3 結 語

通過現(xiàn)場對宜興文化中心大劇院舞臺設備鋼結構焊縫進行無損檢測測試,驗證了無損檢測技術在劇場建筑舞臺設備鋼結構中的應用是可行且有必要的。在測試過程中,我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題,如壁厚3 mm、外徑為50 mm圓鋼管的吊桿桿體對接焊縫不宜采用超聲波探傷檢測,可采用磁粉檢測方法進行測試。今后我們將無損檢測技術的初步成果應用于實踐檢測當中,以實踐測試為載體,結合理論作為依據(jù),促使無損探傷檢測技術在劇場建筑舞臺設備鋼結構中又快又好地得到應用,對整個劇場建筑舞臺設備鋼結構工程的質量控制有著非常重要的意義。

圖1 主升降臺配重豎向對接焊縫

圖2 防火幕牛腿上鋼梁對接焊縫