阿里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。


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。


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。


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。