角鋼中制彎裂紋的檢測(cè)與判定
輸電線路鐵塔中角鋼需開(kāi)角、合角、制彎等加工工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中，由于加工不當(dāng)，角鋼產(chǎn)生裂紋，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用超聲波對(duì)其檢測(cè)。在采用直探頭檢測(cè)時(shí)，直探頭聲束檢測(cè)方向單一，容易形成漏檢；在采用斜探頭對(duì)角鋼邊沿檢測(cè)時(shí)，超聲波產(chǎn)生端角反射現(xiàn)象，如存在裂紋很難對(duì)其判定。如何對(duì)角鋼裂紋有效檢測(cè)和判定，確保產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。
在鋼結(jié)構(gòu)工程中，裂紋屬于危害性缺陷，其具有擴(kuò)展性，裂紋長(zhǎng)度無(wú)論大小均需處理。裂紋按位置分為表面裂紋和內(nèi)部裂紋，表面裂紋采用磁粉檢測(cè)，內(nèi)部裂紋采用超聲波檢測(cè)。怎樣對(duì)裂紋進(jìn)行有效檢測(cè)。還需具體結(jié)構(gòu)，具體對(duì)待。
1.首先分析角鋼結(jié)構(gòu)形狀及受力情況
（1）通過(guò)圖1角鋼結(jié)構(gòu)形狀圖及圖2角鋼加工圖分析可知：角鋼結(jié)構(gòu)形狀1處，用超聲波檢測(cè)時(shí)形成端角反射，很難確定是否存在裂紋現(xiàn)象。角鋼結(jié)構(gòu)形狀2處，形狀比較規(guī)則，用超聲波檢測(cè)時(shí)很容易對(duì)裂紋進(jìn)行檢測(cè)判定。
（2）通過(guò)圖3角鋼受力分析圖可知：角鋼在加工過(guò)程中1、2處受力最大，出現(xiàn)裂紋可能性最大。應(yīng)做重點(diǎn)檢測(cè)判定。
合理的檢測(cè)方法是檢出裂紋的基礎(chǔ)，故需充分了解磁粉和超聲波檢測(cè)的原理及優(yōu)點(diǎn)和局限。
2.超聲波檢測(cè)
（1）原理
聲源產(chǎn)生超聲波，采用一定的方式使超聲波進(jìn)入工件。超聲波在工件中傳播并與工件材料以及其中的缺陷相互作用，使其傳播方向或特征被改變。改變后的超聲波通過(guò)檢測(cè)設(shè)備被接收，并可對(duì)其進(jìn)行處理和分析。根據(jù)接收的超聲波的特征，評(píng)估工件本身及其內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的特征。
（2）超聲檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)
適用于金屬、非金屬和復(fù)核材料等多種制件的無(wú)損檢測(cè)。穿透能力強(qiáng)，可對(duì)較大厚度范圍內(nèi)的工件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)。缺陷定位較準(zhǔn)確。對(duì)面積型缺陷的檢出率較高。靈敏度高，可檢測(cè)工件內(nèi)部尺寸很小的缺陷。
（3）超聲檢測(cè)的局限性
對(duì)工件中的缺陷進(jìn)行精確的定性、定量仍需作深入研究。對(duì)具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的工件進(jìn)行超聲檢測(cè)有困難。缺陷的位置、取向和形狀對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定影響。故斜探頭聲波入射到工件內(nèi)部，當(dāng)聲波遇到缺陷時(shí)聲波反射到檢測(cè)儀器，通過(guò)儀器對(duì)缺陷進(jìn)行定位，聲波與缺陷最大面積垂直時(shí)，反射波幅最大，反之聲波與缺陷最大面積平行時(shí)，反射波幅最小，這樣很容易形成漏檢。
3.磁粉檢測(cè)
（1）原理
鐵磁材料或工件被適當(dāng)磁化后，在表面或近表面缺陷處磁力線發(fā)生局部畸變，逸出工件表面形成磁極，產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附施加在工件表面上的磁粉，形成了在合適的觀察條件下目視可見(jiàn)的缺陷磁粉圖像（磁痕），磁力線與缺陷垂直時(shí)，漏磁場(chǎng)最強(qiáng)，也最有利于缺陷的檢出，而若與缺陷平行，則無(wú)漏磁場(chǎng)產(chǎn)生，缺陷不可能被檢出，故在做磁粉檢測(cè)時(shí)。工件要做全方位檢測(cè)，找出磁力線與缺陷垂直方向，然后對(duì)缺陷判定。
（2）磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)
能直觀的顯示出缺陷的位置、形狀、尺寸和嚴(yán)重程度，并靠經(jīng)驗(yàn)大致可以確定缺陷的性質(zhì)。靈敏度與工件的大小無(wú)關(guān)，線狀表面缺陷檢測(cè)靈敏度很高。幾乎不受工件的大小和形狀的限制。不僅能檢測(cè)鐵磁材料開(kāi)口于表面的細(xì)小缺陷，沒(méi)有開(kāi)口于表面的近表面缺陷在許多情況下也能檢測(cè)出來(lái)。
（3）磁粉檢測(cè)的局限性
只能檢測(cè)表面和近表面缺陷，近表面可探測(cè)的深度一般在1～2mm。只能顯示缺陷的長(zhǎng)度，不能確定缺陷的埋深和自身的高度。寬而淺的缺陷難檢出。磁化場(chǎng)的方向需與缺陷主平面相交，夾角應(yīng)在45°～90°。有時(shí)，還需要從不同方向進(jìn)行多次磁化。
分析角鋼結(jié)構(gòu)形狀（截面）圖及磁粉和超聲工作原理可知：角鋼結(jié)構(gòu)形狀2形狀規(guī)則采用超聲波檢測(cè)時(shí)，用直探頭檢測(cè)平行于角鋼平面裂紋，用斜探頭檢測(cè)傾斜角鋼平面裂紋，探頭選擇符合標(biāo)準(zhǔn)要求，找出缺陷最大波幅，然后對(duì)缺陷進(jìn)行判定。對(duì)于角鋼結(jié)構(gòu)形狀1 存在直角和圓弧過(guò)度，且是應(yīng)力集中的地方，用超聲波檢測(cè)時(shí)，斜探頭形成端角反射，很難對(duì)波幅判定，這時(shí)需要表面檢測(cè)和超聲檢測(cè)綜合判定。首先用磁粉進(jìn)行檢測(cè)角鋼是否存在表面1～2mm處裂紋，如果無(wú)表面裂紋，再用超聲波檢測(cè)內(nèi)部裂紋。
4.表面裂紋判定
根據(jù)圖4裂紋圖和圖5受力分析圖可知，制彎產(chǎn)生的裂紋的方向垂直于角鋼長(zhǎng)度方向，而圖4裂紋方向平行于角鋼長(zhǎng)度方向，且裂紋細(xì)長(zhǎng)，兩端尖銳，故此裂紋是軋制過(guò)程產(chǎn)生的，在制彎后裂紋發(fā)生擴(kuò)散，裂紋特征更加明顯。若裂紋方向垂直于角鋼長(zhǎng)度方向，則裂紋是制彎過(guò)程產(chǎn)生的。
5.內(nèi)部裂紋判定
根據(jù)圖6人工對(duì)比長(zhǎng)期術(shù)和圖7超聲波波幅圖可知：首先用磁粉檢測(cè)角鋼制彎處表面1～2mm處是否存在裂紋，排除表面裂紋后再用超聲檢測(cè)進(jìn)行判斷。由圖6人工對(duì)比試件可知角鋼厚度為18mm，斜探頭與角鋼邊沿夾角為35°，檢測(cè)角鋼人工缺陷地方有兩波幅如圖7，從圖7超聲波波幅圖可以看出閘門(mén)最高波幅顯示缺陷深度為12.5mm，水平距離為25.5mm，用直尺測(cè)量探頭前沿與儀器顯示相符，另一個(gè)波幅為端角反射波幅，故此最高波幅為缺陷波幅。角鋼制彎（角鋼結(jié)構(gòu)形狀1處）無(wú)損檢測(cè)出現(xiàn)圖7波幅特征，則波幅為角鋼制彎過(guò)程產(chǎn)生的裂紋波幅。
6.結(jié)語(yǔ)
輸電線路角鋼制彎裂紋的檢測(cè)判定，首先了解檢測(cè)區(qū)域結(jié)構(gòu)形狀，分析工件受力情況，確定具體檢測(cè)方法，通過(guò)檢測(cè)儀器，分析裂紋特征結(jié)合加工工藝，最終對(duì)裂紋做出正確判定。角鋼檢檢測(cè)難點(diǎn)在于角鋼邊沿其形狀不規(guī)則且存在圓弧過(guò)度，用超聲波直探頭檢測(cè)時(shí)檢測(cè)方向單一，很容易漏檢，用斜探頭檢測(cè)時(shí)，由于形成端角反射，對(duì)缺陷判定難度大。對(duì)于這個(gè)地方用磁粉和超聲波兩種檢測(cè)手段來(lái)檢驗(yàn)有著良好的效果。首先用磁粉檢測(cè)角鋼邊沿是否存在表面缺陷，如果沒(méi)有表面缺陷存在，再用超聲波斜探頭進(jìn)行檢測(cè)，裂紋波幅特征是一個(gè)缺陷波和一個(gè)端角反射波幅，如圖7所示。若不存在裂紋缺陷，則儀器顯示只有一個(gè)端角反射波幅。
文/文亞奎、王會(huì)杰，河南鼎力桿塔股份有限公司
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