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超声衍射技术在钢桥检测中的应用研究

来源:中国市政工程企业协会

“超声衍射技术在钢桥检测中的应用研究” 为住房和城乡建设部科技项目(编号2010-K2-4)。该项目于2009年5月立项,2011年12月通过了天津市城乡建设和交通委员会组织的项目技术成果鉴定(天津市科委成果登记号:津20120681),项目研究由天津市市政工程研究院完成。该项目研究成果适用于钢桥等工程钢结构焊缝质量的无损检测。
  该研究开拓项目与2012年荣获“全国市政行业市政工程科学技术奖”二等奖。
  项目研究概况介绍:
  该项目把国内外最先进的衍射时差法超声检测技术(TOFD技术)和超声相控阵技术引入钢桥的焊缝质量检测中,通过室内模拟缺陷试验对比分析,并运用计算机仿真技术,得出如下结论:1)在对钢桥对接焊缝检测中,TOFD技术操作简单方便、易携带、无辐射;能准确定位和定性;能准确定量实时显示缺陷长度和高度数据;能永久保存所有焊缝的二维黑白数据图像;检测对接焊缝效率非常高。2)超声相控阵技术对对接焊缝、T接焊缝、角接焊缝、Y接焊缝和异型相贯焊缝中不同类型缺陷的检测有很好的检出效果,对于一些受几何条件限制常规超声无法检测的焊缝也能实施检测。

 

  关键技术及创新点:
  1)研究得出TOFD、相控阵技术在钢桥焊缝检测中可以准确定出缺陷位置、长度、深度和高度,并且根据视图可以对缺陷进一步判定性质,较普通超声、射线检测具有更高的精度,检测方便快捷,不需要清场即可检测,可加快施工进度。该项技术也可为在役钢桥的质量监控提供技术手段。
  2)研究验证了超声相控阵技术较常规探伤方法更适用于对接焊缝、T接焊缝、角接焊缝、Y接焊缝和异型相贯焊缝中不同类型缺陷的检测,且安全无辐射,具备取代射线检测的技术条件,建议将该方法列入钢桥探伤检测相关标准中。

  3)应用仿真技术,验证了TOFD和超声相控阵技术在对接、角接及异型焊缝检测中,可提高缺陷的检出率和准确性,有很好的适用性。
  4)在国内首次把TOFD和超声相控阵技术同时应用于新建钢桥无损探伤检测中,证实了其较常规探伤方法具有速度快、效率高、定量定位准等技术优势,并成功应用了CIVA仿真软件优化无损探伤检测方案。
  国内外同类技术的研发与应用:
  进入20世纪90年代,随着现代传感与通信技术的发展,无损检测技术发展迅猛,先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段,使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。随着TOFD、超声相控阵技术等无损检测技术的日臻成熟,许多国家开始了这些检测方法的标准制定工作,如美国的ASTM、英国的BSI均颁布了有关标准,这些工作对无损检测技术的工程应用起到了良好的促进作用。

 

  TOFD已经得到ASTM E2373-04,ASME VIII Code 2235,CEN ENV 583-  6 (2000),BS 7706(1993)等标准的认可,但在钢桥检测中的应用仍为空白。目前,威斯康辛-麦迪逊大学正在进行在桥梁检测中应用TOFD技术的探索研究,但是,供测试的样本几何形状简单(具有植入的疲劳裂纹试板)、数量有限,而且在程序对桥梁检测使用之前必须采集大量数据。
 

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