钢桥焊缝无损检测标准研究可行性报告

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超声检测是应用最广泛的无损检测方法之一。超声检测方法利用进入被检测材料的超声波对材料表面与内部缺陷进行检测。利用超声波进行材料厚度的测量也是常规超声检测的一个重要方面。此外,作为超声检测技术的特殊应用,超声波还用于材料内部组织和特征以及应力的测量。

随着电子技术和计算机技术的发展,超声检测设备不断向小型化、智能化方向改进,形成了适应不同用途的多种超声检测仪器,并与20世纪80年代末出现了数字式超声仪器。目前,数字式仪器已日益成熟,正逐渐取代模拟式仪器成为产品主流。

优点:

与其它无损检测方法相比,超声检测方法的主要优点有: 使用于金属、非金属、符合材料等多种材料制作的无损评价;

穿透能力强,可对较大厚度的试件内部缺陷进行检测,可进行整个试件体积的扫查。如对金属材料,可检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材,也可检测几米长的钢锻件。

灵敏度高,可检测材料的内部尺寸很小的缺陷。

可较准确地测定缺陷的深度位置,这在许多情况下是十分需要的 对大多数超声检测技术的应用来说,仅需从一侧接近试件 设备轻便,对人体及环境无害,可作现场检测。 局限性:

由于纵波脉冲反射法存在的盲区,和缺陷取向对检测灵敏度的影响,对位于表面和非常近表面的某些缺陷常常难于检测。

试件形状的复杂性,如小尺寸,不规则形状,粗糙表面,小曲率半径等,对超声检测的可实施性有较大影响。

对材料及制作中的缺陷作定性、定量表征,常常是不准确的,需要检验者丰富的经验。 2、研究理论

在对焊缝的检测过程中,缺陷的安全评定很大程度上依赖于超声检测的可靠性。但是,超声检测的可靠性与很多因素有关。有检测仪器本身的可靠与否,也有外界因素的影响,甚至有检测人员的素质和态度带来的影响。这些因素的存在都会为超声检测的安全性带来不确定性,主要表现就是随机性与模糊性。

L.A.Zadeh教授于1965年在《Information and control》杂志上发表了《Fuzzy

Sets》一文,首次提出模糊集合的理论。此理论的基础是模糊数学和模糊逻辑理论。在此背景下,开拓了模糊控制、分析等的研究领域,由于这种理论建立在人类思维方式的基础之上,因此能够表达事物的模糊性质。

当我们对一件事情的发生、发展的结果存在不确定时我们就称其为随机性事件。所谓随机性只是我们对事件的发生条件了解不够充分,在可能出现的因果关系中不能确定其是否出现。但是,其结果是明确的,只是我们不确定其是否发生。我们可以用概率统计的方法进行研究。

模糊性是指我们要研究的事物本身的概念是有一定模糊性的,界定的界限不是很清楚,在质上和量上没有明确的定义和界限。例如,检测出缺陷的定义(a≥ath)中,若去检测值ath=1mm为一个定量,将用超声检测出的缺陷尺寸a=0.999mm判定为不能检测,是非常不合理的,因此ath是一个模糊量。这就很显然形成了一个过渡区间,我们称其为检测模糊区间。模糊理论就是用来研究这些对象的不确定性现象。

可靠度的定义可以解释为:某件产品在特定的使用环境下,在指定的时间段内完成某种功能的概率。对于超声检测而言,是缺陷的检出率。超声检测的模糊可靠度即为缺陷检出率。

由于无损检测的结果与众多因素有关,随着科学技术的日新月异,无损检测技术日益成熟,无损检测的可靠性大大提高。但是,在检测的过程中仍然存在许多不确定性的因素。这些因素的存在需要我们归纳、总结,从而保证工程质量。 3、研究关键及难点 (1)软件对焊缝缺陷的模拟

使用有限元软件对焊缝不同缺陷及不同条件下的同一种缺陷的模拟。 (2)钢结构公路桥梁焊缝超声波无损检测缺陷评定标准研究、定制 四、 课题研究内容和实施方案 编写要求:

1. 课题研究内容的详细说明(可分专题或按内容序号描述)。

2. 要描述具体的理论研究步骤,现场试验的地点和试验计划。需要建设试验手段的课题,要给出试验手段的结构和作用; 3. 理论研究和试验内容与课题总目标的因果关系; 4. 写明理论和试验研究的工作量;

5. 需要多家单位共同承担的课题,需要写明各家的分工、职责和提供的成果,如何组织和协调;课题的组织方式;合作方式、知识产权和成果分享的范围; 6. 需要与国外合作,要写明与外方的合作方式、知识产权和成果分享的范围,及

以前的工作联系;

7. 注明本课题研究需要购买仪器、设备的型号、产地、性能及需要购买的原因; 8. 外委的工作内容和工作量;

9. 对于装置、设备开发的课题,要提出装置或设备的开发计划及设计方案。 1、 钢结构桥梁焊缝超声波无损检测内容及影响因素研究

① 本项目依托西安市沣河东路曲塔斜拉桥工程,具体分析和研究此类型钢结构桥梁焊缝超声波无损检测内容。

② 超声波探伤是焊缝内部质量检验的重要方法之一,具有设备简单、操作方便等优点。但超声波探伤在焊缝探伤的应用中也存在着不利的一面,如由于焊缝表面有咬边、较大的隆起、四陷以及结构形式特别而产生的一些伪缺陷波(假讯号),不仅影响超声波探伤的实施,而目对超声波探伤结果的判断有直接的影响,很可能造成误判和错判。本文对钢结构桥梁焊缝超声波无损检测影响因素进行研究,为寻找解决办法或防治方法做准备。

2、 DAC曲线的定制及缺陷临界值确定研究

(1) 模拟不同缺陷

用ANSYS模拟气孔、夹渣、咬边、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷。

①气孔的模拟研究,通过ANSYS软件对焊缝进行单个气孔、多个气孔模拟分析; ②夹渣的模拟研究,通过ANSYS软件对进行单点夹渣、多点夹渣模拟分析; ③咬边的模拟研究,通过ANSYS软件对焊缝进行单侧咬边、双侧咬边模拟分析; ④未焊透的模拟研究,通过ANSYS软件对焊缝进行小面积未焊透、大面积未焊透模拟分析;

⑤未熔合的模拟研究,通过ANSYS软件对焊缝进行小面积未熔合、大面积未熔合模拟分析;

⑥裂纹的模拟研究,通过ANSYS软件对焊缝进行小面积裂纹、大面积裂纹模拟分析。

(2)模拟在各种条件下的缺陷

①模拟焊缝不同深度、不同板厚、不同坡口形式以及不同焊接方法的缺陷状况 ②模拟桥梁常用钢板厚度(8 mm、16 mm、20 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40mm); ③模拟焊缝在表层、中上层、中下层以及下层时缺陷对焊缝的影响; ④模拟不同坡口形式以及不同焊接方法缺陷对焊缝的影响。

通过以上研究分析,从中发现规律,为公路钢桥制定相应的灵敏度。 3、 焊缝缺陷漏检问题研究

在实际超声波探伤中,受到耦合剂、焊件表面的油污等产生的反射波的干扰的影

响,位于焊件表面和近表面的缺陷容易出现漏检的情况。缺陷漏检问题对构件的危害较大。通过查找资料研究对比,并依托实际工程,寻求避免焊缝缺陷漏检问题的方法。 4、 焊缝缺陷性质确定及评定标准研究

钢结构桥梁超声波无损检测检测的是钢板焊缝,因此对焊缝的内部因素的研究是重中之重。本项目通过模拟焊缝的内部缺陷,并进行受力分析,对桥梁不同部件分别进行模拟,并且把桥梁实际荷载逐个分布到每条焊缝里,进行局部分析,模拟实际缺陷,通过模拟大量缺陷采集数据,分析对比不同缺陷的受力情况,并结合规范和标准,依托西安市沣河东路曲塔斜拉桥工程,研究桥梁界现在默认选用标准《GB11345-89》对桥梁检测的适用性,并为为公路钢结构桥梁检测制定标准。 五、 预期目标和成果形式 编写要求:

1 阐明课题研究预期达到的目标;

2 明确叙述提高研究成果的形式,理论研究报告、全套设计制造技术、实用装置或软件等;要求成果提供的形式能够被其他研究人员掌握,使成果的使用权具有可转移性。

1、确定西安市沣河东路曲塔斜拉桥工程极其类似工程中焊缝超声波无损检测的内容及影响因素;

2、制定适合公路钢桥的灵敏度并确定缺陷临界值; 3、提出避免焊缝缺陷漏检的方法;

4、《钢桥焊缝超声波无损检测质量评定标准》; 5、《钢桥焊缝超声波无损检测技术指南》。 六、 合作单位或依托工程单位落实情况 编写要求:

1 如需同其他单位进行合作,说明合作单位的落实情况,并出据合作单位承诺进

行合作的证明文件;

2 如需结合依托工程进行试点研究,说明依托工程及其与本课题结合的情况,出

据依托工程单位承诺提供相关条件的证明文件。 七、 课题承担单位的条件

1 课题负责人 2 课题研究人员 3 实验室条件 4 理论研究环境 编写要求:

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