浅析塔式起重机焊缝无损检测技术的应用.pdf
浅析塔式起重机焊缝无损检测技术的应用■张宏伟,赵巧绒 ■西京学院,陕西 西安 710123摘 要:随着塔式起重机广泛应用,焊缝质量检测越显重要。本文综述焊缝常用的无损检测方法,并结合塔式起重机自身结构特点,提出适合塔式起重机焊缝检测的方法,以供同行参考。关键词:塔式起重机 焊缝 无损检测技术塔式起重机(以下简称塔机)具有回转半径大、工作效率高、装拆方便等特点,被广泛用于工程建设,特别是高层建筑施工当中。随着塔机频繁利用、吊装强度增大,在施工过程中出现倒塌和断臂事故。根据2010年中国塔机行业发展研讨会公布[1]:我国塔机的事故率由2006年的7 2‰,升至2009年的11 2‰,平均每年以1 33‰增长,给施工单位和社会带来了无法预估的损失。塔机是典型的焊接结构,焊缝质量好坏决定塔式起重机的性能和施工安全。为减小安全隐患,降低企业回收和检修成本,对塔机焊缝检测显得十分必要。国内目前对塔机检测投入较少,以出厂检测和非工作状态下检测为主,检测手段和成套检测设备单一,塔机在使用过程中的实时检测方法几乎空白,而国外在线检测比较成熟。本文在焊缝无损检测方法阐述的基础上,结合塔机结构和载荷特征,为塔机无损检测方案选取提供参考。1 焊缝无损检测方法概述目前,国内机械行业常用的检测方法[2]有9种:外观检测、磁粉检测、渗透检测、超声波检测、射线检测、涡流检测、金属磁记忆检测、声发射检测和超声波衍射时差法。阐述各种方法机理、应用场合和优缺点。(1)外观检测:对起机整体焊接部件的性能进行粗检测,通过人肉眼或低倍数放大镜观察焊缝表面是否出现咬边、焊渣等表面缺陷;通过焊接检验尺测量焊缝的焊瘤和错口;观察焊件是否发生变形。(2)磁粉检测:塔机结构主要为钢材,磁粉检测可用于焊缝表面裂纹的检测。利用漏原理。首先对检测对象的表面进行适当打磨处理,然后将搅拌均匀的磁悬液涂抹早检测部位表层,最后将胶带纸粘贴在磁痕上,揭下的胶带纸上存留被检测部位的缺陷位置,记录缺陷程度。(3)渗透检测:用于焊缝近表面裂纹检测。利用毛细血管工作原理,将含有颜料或荧光粉的渗透液喷洒在被检焊件表面,利用液体的毛细作用,使其渗入焊缝表面,然后清洗表面多余液体,干燥后采用显像剂,将缺陷中渗透的液体吸附到焊件表面,观察缺陷痕迹,判断焊缝位置和大小。(4)超声检测:焊缝内部检测。利用声学性能差异原理,将发射探头针对要检测焊缝发出超声波,遇到内部缺陷后,超声波反射在显示屏上,出现脉冲波形,最后分析脉冲波形确定缺陷位置、缺陷程度及数量。超声波检测成本较低,速度快,对人体无害,但应用存在着一定的检测盲区,检测结果解释困难,受检测人员因素影响大。(5)射线检测:焊缝内部检测。利用射线穿透物质时能量衰减机理,常采用x射线和γ射线透过检测焊件,在检测焊件底面放置相应底片,缺陷不同,底片上黑度图像不同,则可判断缺陷数量、大小和位置。该法获得的检测资料可长期保存,灵敏度高,缺点是有辐射危险,成本较高。(6)涡流检测:用于导电材料的非接触检测。利用电磁感应原理,待检测焊件处于交变磁场内,焊件内部中就有感应电流存在,即产生涡流。焊件中的焊缝缺陷不同,感应电流随之变化,利用这种方法判断焊缝缺陷,速度快,但参数变化范围,分析难度大。(7)声发射检测:用于金属非接触检测。利用材料释放应变能原理,对待检测焊件产生裂纹时释放的塑性应变能,通过声发射传感器接受,将收到的声信号转化成电信号,进而分析焊缝缺陷。该方法对塔机的工作环境有一定限制,目前还处于理论研究中。(8)金属磁记忆检测:近年来,俄罗斯科学家,提出该理论,用于检测焊缝表面和应力集中状况。利用磁机械效应和磁弹性效应,将焊件位置磁场中切向分量HP极值点与法向分量HP过零点进行测量,判断焊接区域应力集中状况,进而实现对焊件缺陷发展状况的监测,判断焊缝缺陷。磁记忆检测方法操作简单,无须预处理表面,信号易受干扰。(9)超声波衍射时差法:内部焊缝检测。利用焊件内部结构的端角和端点处得到的衍射能量来检测缺陷,用于焊缝缺陷大小检测和定位。这种新方法优点是一次可以覆盖整个焊缝区域,检测速度快,缺陷检出率更高,精度高;缺点是缺陷类型定性差,复杂结构测量难度大。2 塔机出现焊缝原因分析塔机焊缝出现质量问题主要原因如下:(1)焊接缺陷多样化:塔机在设计、选材、加工制造过程中,对结构局部处理、焊接接头形式布置选择等因素考虑不全时,会出现残余应力致使出现应力集中。塔机焊接结构采用K型接头多,裂纹数量多且集中,易发生咬边、未熔合、夹渣、气孔等缺陷,直接影响焊缝质量。(2)交变载荷复杂化:塔机焊缝受温度和腐蚀等外界环境影响相对很小,而由变幅小车运动、回转惯性、吊装启制动冲击等引起的交变载荷,对塔机裂纹形成和扩展起着主要作用,因交变载荷随工况发生变化,焊缝载荷呈现复杂化现象。(3)安装操作不规范:塔机进行多采用销轴或螺栓进行标准节安装,若选择连接件型号或安装程序有误,则直接导致连接区域应力突变,出现裂纹,而超载和不规范操作等人为因素则可加快焊缝形成。3 塔机无损检测技术选取塔机属特种设备,因此无损检测技术选取的好坏关系塔式使用效果,针对塔机焊缝特点,方法如下:(1)焊缝表面检测:表面检测是焊缝检测第一关,常采用目测法,目测不合格则焊缝必须返工,目测合格后对焊缝近表面再进行检测,常采用磁粉检测或渗透检测。渗透检测用在零部件焊接后,未进行喷涂和电镀的场合;塔式在使用现场多采用磁粉检测,因不受表面油漆等因素影响,且灵敏度高。(2)焊缝内部检测:针对塔机易出现焊缝的关键位置进行焊缝内部检测,主要采用超声波或射线检测方法。针对塔身主弦杆和臂架型钢“高厚”板材选取特点,以焊缝质量等级和焊接结果的真实性为出发点,应优先选取射线检测方法,因检测精度高,结果可靠,范围全面。而超声波检测对焊缝缺陷位置和数量比较准确,受影响因素多。所以在射线检测不能满足条件时再选择超声波检测,两者互补使用。(3)焊缝实时检测:因塔机工作环境和设备技术限制,焊缝实时检测存在一定推广难度,目前塔机均处于非工作载荷状态下检测,即焊缝表面检测,发现焊缝后及时修补,满足使用要求。而焊件内部隐患若未及时排查,易发生事故。根据上述检测技术特点,可将声发射检测技术与信号处理技术相结合,对关键焊缝进行试验,继而可扩展至整台塔机检测。4 结论塔机焊缝检测对保证产品质量、降低施工事故方面有着重要意义。将无损检测技术应用到塔机设计、制造、安装、使用和检修等环节,综合利用多种无损检测技术集,整合资源,规范检测流程,提高塔机运行安全。参考文献[1]吴学松. 2010中国塔式起重机行业发展研讨会:论道塔机安全与可持续发[J].建筑机械化,2011,32(1):21 - 33.[2]沈功田.中国无损检测与评价技术的进展[J].无损检测,2008,(11).·77·2015年第22期(总第175期) 江西建材 施工技术