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角钢中制弯裂纹的检测与判定

  输电线路铁塔中角钢需开角、合角、制弯等加工工艺,在生产过程中,由于加工不当,角钢产生裂纹,按标准规定用超声波对其检测。在采用直探头检测时,直探头声束检测方向单一,容易形成漏检;在采用斜探头对角钢边沿检测时,超声波产生端角反射现象,如存在裂纹很难对其判定。如何对角钢裂纹有效检测和判定,确保产品质量有着重要意义。


  在钢结构工程中,裂纹属于危害性缺陷,其具有扩展性,裂纹长度无论大小均需处理。裂纹按位置分为表面裂纹和内部裂纹,表面裂纹采用磁粉检测,内部裂纹采用超声波检测。怎样对裂纹进行有效检测。还需具体结构,具体对待。


  1.首先分析角钢结构形状及受力情况

  (1)通过图1角钢结构形状图及图2角钢加工图分析可知:角钢结构形状1处,用超声波检测时形成端角反射,很难确定是否存在裂纹现象。角钢结构形状2处,形状比较规则,用超声波检测时很容易对裂纹进行检测判定。

  (2)通过图3角钢受力分析图可知:角钢在加工过程中1、2处受力最大,出现裂纹可能性最大。应做重点检测判定。

  合理的检测方法是检出裂纹的基础,故需充分了解磁粉和超声波检测的原理及优点和局限。

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      2.超声波检测

  (1)原理

  声源产生超声波,采用一定的方式使超声波进入工件。超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷相互作用,使其传播方向或特征被改变。改变后的超声波通过检测设备被接收,并可对其进行处理和分析。根据接收的超声波的特征,评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特征。

  (2)超声检测的优点

  适用于金属、非金属和复核材料等多种制件的无损检测。穿透能力强,可对较大厚度范围内的工件内部缺陷进行检测。缺陷定位较准确。对面积型缺陷的检出率较高。灵敏度高,可检测工件内部尺寸很小的缺陷。

  (3)超声检测的局限性

  对工件中的缺陷进行精确的定性、定量仍需作深入研究。对具有复杂形状或不规则外形的工件进行超声检测有困难。缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响。故斜探头声波入射到工件内部,当声波遇到缺陷时声波反射到检测仪器,通过仪器对缺陷进行定位,声波与缺陷最大面积垂直时,反射波幅最大,反之声波与缺陷最大面积平行时,反射波幅最小,这样很容易形成漏检。


  3.磁粉检测

  (1)原理

  铁磁材料或工件被适当磁化后,在表面或近表面缺陷处磁力线发生局部畸变,逸出工件表面形成磁极,产生漏磁场,吸附施加在工件表面上的磁粉,形成了在合适的观察条件下目视可见的缺陷磁粉图像(磁痕),磁力线与缺陷垂直时,漏磁场最强,也最有利于缺陷的检出,而若与缺陷平行,则无漏磁场产生,缺陷不可能被检出,故在做磁粉检测时。工件要做全方位检测,找出磁力线与缺陷垂直方向,然后对缺陷判定。

  (2)磁粉检测的优点

  能直观的显示出缺陷的位置、形状、尺寸和严重程度,并靠经验大致可以确定缺陷的性质。灵敏度与工件的大小无关,线状表面缺陷检测灵敏度很高。几乎不受工件的大小和形状的限制。不仅能检测铁磁材料开口于表面的细小缺陷,没有开口于表面的近表面缺陷在许多情况下也能检测出来。

  (3)磁粉检测的局限性

  只能检测表面和近表面缺陷,近表面可探测的深度一般在1~2mm。只能显示缺陷的长度,不能确定缺陷的埋深和自身的高度。宽而浅的缺陷难检出。磁化场的方向需与缺陷主平面相交,夹角应在45°~90°。有时,还需要从不同方向进行多次磁化。

  分析角钢结构形状(截面)图及磁粉和超声工作原理可知:角钢结构形状2形状规则采用超声波检测时,用直探头检测平行于角钢平面裂纹,用斜探头检测倾斜角钢平面裂纹,探头选择符合标准要求,找出缺陷最大波幅,然后对缺陷进行判定。对于角钢结构形状1 存在直角和圆弧过度,且是应力集中的地方,用超声波检测时,斜探头形成端角反射,很难对波幅判定,这时需要表面检测和超声检测综合判定。首先用磁粉进行检测角钢是否存在表面1~2mm处裂纹,如果无表面裂纹,再用超声波检测内部裂纹。


  4.表面裂纹判定

  根据图4裂纹图和图5受力分析图可知,制弯产生的裂纹的方向垂直于角钢长度方向,而图4裂纹方向平行于角钢长度方向,且裂纹细长,两端尖锐,故此裂纹是轧制过程产生的,在制弯后裂纹发生扩散,裂纹特征更加明显。若裂纹方向垂直于角钢长度方向,则裂纹是制弯过程产生的。

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5.内部裂纹判定

  根据图6人工对比长期术和图7超声波波幅图可知:首先用磁粉检测角钢制弯处表面1~2mm处是否存在裂纹,排除表面裂纹后再用超声检测进行判断。由图6人工对比试件可知角钢厚度为18mm,斜探头与角钢边沿夹角为35°,检测角钢人工缺陷地方有两波幅如图7,从图7超声波波幅图可以看出闸门最高波幅显示缺陷深度为12.5mm,水平距离为25.5mm,用直尺测量探头前沿与仪器显示相符,另一个波幅为端角反射波幅,故此最高波幅为缺陷波幅。角钢制弯(角钢结构形状1处)无损检测出现图7波幅特征,则波幅为角钢制弯过程产生的裂纹波幅。

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   6.结语

  输电线路角钢制弯裂纹的检测判定,首先了解检测区域结构形状,分析工件受力情况,确定具体检测方法,通过检测仪器,分析裂纹特征结合加工工艺,最终对裂纹做出正确判定。角钢检检测难点在于角钢边沿其形状不规则且存在圆弧过度,用超声波直探头检测时检测方向单一,很容易漏检,用斜探头检测时,由于形成端角反射,对缺陷判定难度大。对于这个地方用磁粉和超声波两种检测手段来检验有着良好的效果。首先用磁粉检测角钢边沿是否存在表面缺陷,如果没有表面缺陷存在,再用超声波斜探头进行检测,裂纹波幅特征是一个缺陷波和一个端角反射波幅,如图7所示。若不存在裂纹缺陷,则仪器显示只有一个端角反射波幅。


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