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角鋼中制彎裂紋的檢測與判定

輸電線路鐵塔中角鋼需開角、合角、制彎等加工工藝，在生產過程中，由于加工不當，角鋼產生裂紋，按標準規定用超聲波對其檢測。在采用直探頭檢測時，直探頭聲束檢測方向單一，容易形成漏檢；在采用斜探頭對角鋼邊沿檢測時，超聲波產生端角反射現象，如存在裂紋很難對其判定。如何對角鋼裂紋有效檢測和判定，確保產品質量有著重要意義。

在鋼結構工程中，裂紋屬于危害性缺陷，其具有擴展性，裂紋長度無論大小均需處理。裂紋按位置分為表面裂紋和內部裂紋，表面裂紋采用磁粉檢測，內部裂紋采用超聲波檢測。怎樣對裂紋進行有效檢測。還需具體結構，具體對待。

1.首先分析角鋼結構形狀及受力情況

（1）通過圖1角鋼結構形狀圖及圖2角鋼加工圖分析可知：角鋼結構形狀1處，用超聲波檢測時形成端角反射，很難確定是否存在裂紋現象。角鋼結構形狀2處，形狀比較規則，用超聲波檢測時很容易對裂紋進行檢測判定。

（2）通過圖3角鋼受力分析圖可知：角鋼在加工過程中1、2處受力最大，出現裂紋可能性最大。應做重點檢測判定。

合理的檢測方法是檢出裂紋的基礎，故需充分了解磁粉和超聲波檢測的原理及優點和局限。

2.超聲波檢測

（1）原理

聲源產生超聲波，采用一定的方式使超聲波進入工件。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檢測設備被接收，并可對其進行處理和分析。根據接收的超聲波的特征，評估工件本身及其內部是否存在缺陷及缺陷的特征。

（2）超聲檢測的優點

適用于金屬、非金屬和復核材料等多種制件的無損檢測。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。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。

（3）超聲檢測的局限性

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。故斜探頭聲波入射到工件內部，當聲波遇到缺陷時聲波反射到檢測儀器，通過儀器對缺陷進行定位，聲波與缺陷最大面積垂直時，反射波幅最大，反之聲波與缺陷最大面積平行時，反射波幅最小，這樣很容易形成漏檢。

3.磁粉檢測

（1）原理

鐵磁材料或工件被適當磁化后，在表面或近表面缺陷處磁力線發生局部畸變，逸出工件表面形成磁極，產生漏磁場，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的缺陷磁粉圖像（磁痕），磁力線與缺陷垂直時，漏磁場最強，也最有利于缺陷的檢出，而若與缺陷平行，則無漏磁場產生，缺陷不可能被檢出，故在做磁粉檢測時。工件要做全方位檢測，找出磁力線與缺陷垂直方向，然后對缺陷判定。

（2）磁粉檢測的優點

能直觀的顯示出缺陷的位置、形狀、尺寸和嚴重程度，并靠經驗大致可以確定缺陷的性質。靈敏度與工件的大小無關，線狀表面缺陷檢測靈敏度很高。幾乎不受工件的大小和形狀的限制。不僅能檢測鐵磁材料開口于表面的細小缺陷，沒有開口于表面的近表面缺陷在許多情況下也能檢測出來。

（3）磁粉檢測的局限性

只能檢測表面和近表面缺陷，近表面可探測的深度一般在1～2mm。只能顯示缺陷的長度，不能確定缺陷的埋深和自身的高度。寬而淺的缺陷難檢出。磁化場的方向需與缺陷主平面相交，夾角應在45°～90°。有時，還需要從不同方向進行多次磁化。

分析角鋼結構形狀（截面）圖及磁粉和超聲工作原理可知：角鋼結構形狀2形狀規則采用超聲波檢測時，用直探頭檢測平行于角鋼平面裂紋，用斜探頭檢測傾斜角鋼平面裂紋，探頭選擇符合標準要求，找出缺陷最大波幅，然后對缺陷進行判定。對于角鋼結構形狀1 存在直角和圓弧過度，且是應力集中的地方，用超聲波檢測時，斜探頭形成端角反射，很難對波幅判定，這時需要表面檢測和超聲檢測綜合判定。首先用磁粉進行檢測角鋼是否存在表面1～2mm處裂紋，如果無表面裂紋，再用超聲波檢測內部裂紋。

4.表面裂紋判定

根據圖4裂紋圖和圖5受力分析圖可知，制彎產生的裂紋的方向垂直于角鋼長度方向，而圖4裂紋方向平行于角鋼長度方向，且裂紋細長，兩端尖銳，故此裂紋是軋制過程產生的，在制彎后裂紋發生擴散，裂紋特征更加明顯。若裂紋方向垂直于角鋼長度方向，則裂紋是制彎過程產生的。

5.內部裂紋判定

根據圖6人工對比長期術和圖7超聲波波幅圖可知：首先用磁粉檢測角鋼制彎處表面1～2mm處是否存在裂紋，排除表面裂紋后再用超聲檢測進行判斷。由圖6人工對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最高波幅顯示缺陷深度為12.5mm，水平距離為25.5mm，用直尺測量探頭前沿與儀器顯示相符，另一個波幅為端角反射波幅，故此最高波幅為缺陷波幅。角鋼制彎（角鋼結構形狀1處）無損檢測出現圖7波幅特征，則波幅為角鋼制彎過程產生的裂紋波幅。

6.結語

輸電線路角鋼制彎裂紋的檢測判定，首先了解檢測區域結構形狀，分析工件受力情況，確定具體檢測方法，通過檢測儀器，分析裂紋特征結合加工工藝，最終對裂紋做出正確判定。角鋼檢檢測難點在于角鋼邊沿其形狀不規則且存在圓弧過度，用超聲波直探頭檢測時檢測方向單一，很容易漏檢，用斜探頭檢測時，由于形成端角反射，對缺陷判定難度大。對于這個地方用磁粉和超聲波兩種檢測手段來檢驗有著良好的效果。首先用磁粉檢測角鋼邊沿是否存在表面缺陷，如果沒有表面缺陷存在，再用超聲波斜探頭進行檢測，裂紋波幅特征是一個缺陷波和一個端角反射波幅，如圖7所示。若不存在裂紋缺陷，則儀器顯示只有一個端角反射波幅。

文/文亞奎、王會杰，河南鼎力桿塔股份有限公司

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