鋼結(jié)構(gòu)試驗檢

鋼構(gòu)造實驗檢測一、構(gòu)件焊瀕饅檢查橋梁建造工程中許多構(gòu)件需焊接加工，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響著構(gòu)件的質(zhì)量，故鋼構(gòu)造構(gòu)件焊接質(zhì)量的檢查工作是確保產(chǎn)品質(zhì)量的重要方法。根據(jù)焊接工序的特點，檢查工作是貫穿焊接始終的。普通分成三個階段，即焊前檢查、焊接過程中檢查和焊后成品的檢查。（一）焊前檢查焊前檢查是指焊接實施之前準(zhǔn)備工作的檢查、涉及原材料的檢查，焊接構(gòu)造設(shè)計的鑒定及其它可能影響焊接質(zhì)量因素的檢查（如焊工考試、電源的質(zhì)量、工具和電纜的檢查）。檢查應(yīng)根據(jù)圖紙規(guī)定和對應(yīng)的國標(biāo)及行業(yè)原則進行。（二）焊接過程中的檢查在焊接過程中重要檢查焊接規(guī)范、焊縫尺寸和構(gòu)造裝配質(zhì)量。1.焊接規(guī)范的檢查焊接規(guī)范是指焊接過程中的工藝參數(shù)，如焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊條（焊絲）直徑、焊接的道數(shù)、層數(shù)、焊接次序、能源的種類和極性等。對的的規(guī)范是在焊邁進行實驗總結(jié)獲得的。有了對的的規(guī)范，還要在焊接過程中嚴(yán)格執(zhí)行才干確保接頭質(zhì)量的優(yōu)良和穩(wěn)定。對焊接規(guī)范的檢查，不同的焊接辦法有不同的內(nèi)容和規(guī)定。（1）手工焊規(guī)范的檢查首先檢查焊條的直徑和焊接電流與否符合規(guī)定，另首先規(guī)定焊工嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)定的焊接次序、焊接道數(shù)、電弧長度等。（2）埋弧自動焊和半自動焊焊按規(guī)范的檢查除了檢查焊接電流、電弧電壓、焊絲直徑、送絲速度、焊接速度（對自動焊而言）外，還要認(rèn)真檢查焊劑的牌號、顆粒度、焊絲伸出長度等。（3）接觸焊規(guī)范的檢查對于對焊，重要檢查夾頭的輸出功率、通電則接觸狀況、夾頭的夾緊力和工件與夾頭的導(dǎo)電狀況等。電阻對焊時還要注意焊接電流、加熱時間和頂鍛力之間的互相配合。壓力正常但加熱局限性，或加熱對的而壓力局限性都會形成未焊透。電流過大或通電時間過長會使接頭過熱，減少其機械性能。閃光對焊時，特別要注意檢查燒化時間和頂鍛速度。若焊接時頂鍛力局限性，焊件斷頭表面可能因氧化物未被擠出而形成未焊透或白斑等缺點。對于點焊，要檢查焊接電流、通電時間、初壓力以及加熱后的壓力、電極表面及工件被焊處表面的狀況等與否符合工藝規(guī)范規(guī)定。對焊接電流、通電時間功加熱后的壓力三者之間配合與否恰當(dāng)要認(rèn)真檢查，否則會產(chǎn)生缺點。如加熱后的壓力過大會使工件表面明顯凹陷和部分金屬被擠出；壓力局限性會造成未焊透；電流過大或通電時間過長會引發(fā)金屬飛濺和焊點縮孔。對于縫焊，要檢查焊接電流、滾輪壓力和通電時間與否符合工藝規(guī)范。通電時間過少會形成焊點不持續(xù)，電流過大或壓力局限性會使焊縫區(qū)過燒。（4）氣焊規(guī)范的檢查要檢查焊絲的牌號、直徑、焊嘴的號碼，并檢查可燃?xì)怏w的純度和火焰的性質(zhì)。如果選用過大的焊嘴會使焊件燒壞，過小的焊嘴會形成未焊透，使用過分的還原性火焰會使金屬滲碳，而氧化焰會使金屬激烈氧化。這些都會使焊縫金屬機械性能減少。2.焊縫尺寸的檢查焊縫尺寸的檢查應(yīng)根據(jù)工藝卡或行業(yè)原則所規(guī)定的規(guī)定進行。普通采用特制的量規(guī)和樣板來測量。3.構(gòu)造裝配質(zhì)量的檢查在焊接之邁進行裝配質(zhì)量檢查是確保構(gòu)造焊成后符合圖紙規(guī)定的重要方法。對裝配構(gòu)造應(yīng)作以下幾項檢查：（1）按圖紙檢查各部分尺寸、基準(zhǔn)線及相對位置與否對的，與否留有焊接受縮余量和機械加工余量。（2）檢查焊接接頭的坡口型式及尺寸與否對的。（3）檢查點固焊的焊縫布置與否恰當(dāng)，能否起到固定作用，與否會給焊后帶來過大的內(nèi)應(yīng)力。并檢查點固焊縫的缺點。（4）檢查焊接處與否清潔；有無缺點（如裂縫、凹陷、夾層）。二、焊后成吊的檢查焊接產(chǎn)品即使在焊前和焊接過程中進行了檢查，但由于制造過程中外界因素的變化，如操作規(guī)范的不穩(wěn)定、能源的波動等都有可能引發(fā)缺點的產(chǎn)生。為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量，對成品必須進行質(zhì)量檢查。鋼構(gòu)造構(gòu)件普通用外觀檢測法檢則表面缺點，內(nèi)部缺點用超聲波探傷和射線探傷檢測。下面先介紹外觀檢測辦法，其它探傷原理和辦法將作專門介紹。焊接接頭的外觀檢測是一種手續(xù)簡便而應(yīng)用廣泛的經(jīng)驗辦法，是成品檢查的一項重要內(nèi)容。這種辦法有時亦使用于焊接過程中，如厚壁焊件作多層焊時，每焊完一層焊道便采用這種辦法進行檢查，以避免前道焊層的缺點被帶到下一層焊道中去。外觀檢查重要是發(fā)現(xiàn)焊縫表面的缺點和尺寸上的偏差。這種檢查普通是通過肉眼觀察，借助原則樣板、量規(guī)和放大鏡等工具進行檢測的、故有肉眼觀察法或目視法之稱。檢查之前，必須將焊縫附近10-20mm基本金屬上全部飛濺及其它污物去除干凈，在去除焊渣時，要注意焊渣覆蓋的狀況。普通來說，根據(jù)熔渣覆蓋的特性和飛濺的分布狀況，可粗略地預(yù)料在該處會出現(xiàn)什么缺點。例如，貼焊縫面的溶渣表面有裂紋痕跡，往往在焊縫中也有裂紋；若發(fā)現(xiàn)有飛濺成線狀集結(jié)在一起，則可能固電流產(chǎn)生磁場磁化工件后，金屬微粒堆積在裂紋上。因此，應(yīng)在該處認(rèn)真地檢查與否有裂紋。對合金鋼的焊接產(chǎn)品作外部檢查，必須進行兩次，即緊接著焊接之后和通過15-30d后來。這是由于有些合金鋼內(nèi)產(chǎn)生的裂紋形成得很慢,以致在第二次檢查時才發(fā)現(xiàn)裂縫。對未填滿的弧坑應(yīng)特別認(rèn)真檢查，因該處可能會有星形散射狀裂紋。若焊縫表面出現(xiàn)缺點，焊縫內(nèi)部便有存在缺點的可能。如焊縫表面出現(xiàn)咬邊或滿溢，則內(nèi)部可能存在未焊透或未熔合；焊縫表面多孔，則焊縫內(nèi)部亦可能會有氣孔或非金屬夾雜物存在。焊縫尺寸的檢查可采用前面介紹的量規(guī)和樣板進行。三、鋼材焊縫無損探傷（一）超聲波探傷1．探傷原理人耳可聽得見的聲波的頻率范疇大概是20HZ至20kHz。頻率比20kHz更高的聲波叫超聲波。超聲波脈沖（普通為1.5MHz）從探頭射人被檢測物體，如果其內(nèi)部有缺點，缺點與材料之間便存在界面，則一部分人射的超聲波在缺點處被反射或折射，則原來單方向傳輸?shù)某暷芰坑幸徊糠直环瓷?，通過此界面的能量就對應(yīng)減少。這時，在反射方向能夠接到此缺點處的反射波；在傳輸方向接受到的超聲能量會不大于正常值，這兩種狀況的出現(xiàn)都能證明缺點的存在。在探傷中，運用探頭接受脈沖信號的性能也可檢查出缺點的位置及大小。前者稱為反射法，后者稱為穿透法。2．探傷辦法1）脈沖反射法脈沖反射法探傷由探頭、脈沖發(fā)生器、接受放大器等部分構(gòu)成。脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的高頻電脈沖激勵探頭的壓電晶片振動，使之產(chǎn)生超聲波。超聲波垂直人射到工件中，當(dāng)通過界面A缺點和底面B時，都有部分超聲波反射回來，這些反射波各自經(jīng)歷了不同的來回路程回到探頭上，探頭又重新將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖，經(jīng)接受放大器放大后，即可在熒光屏上顯現(xiàn)出來。其對應(yīng)各點的波型分別稱為始波（A'）、缺點波（F'）和底波（B'）。當(dāng)被測工件中無缺點存在時，則在熒光屏上只能見到始波A'和底波B'。缺點的位置（深度AF）可根據(jù)各波型之間的間距之比等于所對應(yīng)的工件中的長度之比求出，即其中AB是工件的厚度，能夠測出；A'B'和A'F'可從熒光屏上讀出。缺點的大小可用當(dāng)量法擬定。這種探傷辦法叫縱波探傷或直探頭探傷。振動方向與傳輸方向相似的波稱縱波；振動方向與傳輸方向相垂直的波稱橫波。（2）橫波脈沖反射法當(dāng)人射角不等于零的超聲波人射到固體介質(zhì)中，且超聲波在此介質(zhì)中的縱波和橫波的傳輸速度均不不大于在人射介質(zhì)中的傳輸速度時，則同時產(chǎn)生縱波和橫波。又由于材料的彈性模量E總是不不大于剪切模量G，因而縱波傳輸速度總是不不大于橫波的傳輸速度。根據(jù)幾何光學(xué)的折射規(guī)律，縱波折射角也總是不不大于橫波折射角。當(dāng)人射角獲得足夠大時，能夠使縱波折射角等于或不不大于900，從而使縱波在工件中消失，這時工件中就得到了單一的橫波。橫波入射工件后，碰到缺點時便有一部分被反射回來，即能夠從熒光屏上見到脈沖信號；若探頭離工件端面很近，會有端面反射，因此應(yīng)當(dāng)注意與缺點分辨；若探頭離工件端面很遠(yuǎn)且橫波又沒有碰到缺點，有可能由于過分衰減而出現(xiàn)單波狀況（超聲波在傳輸中存在衰減）。橫波探傷的定位在生產(chǎn)中采用原則試塊調(diào)節(jié)或三角試塊比較法。缺點的大小同樣用當(dāng)量法擬定。鋼構(gòu)造構(gòu)件焊縫的超聲波探傷必須由持證專業(yè)人員按GBll52進行，并根據(jù)圖紙技術(shù)規(guī)定和行業(yè)標(biāo)精擬定驗收。2）穿透法穿透法是根據(jù)超聲波能量變化狀況來判斷工件內(nèi)部狀況的，它是將發(fā)射探頭和接受探頭分別置于工件的兩相對表面。發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波能量是一定的，在工件不存在缺點時，超聲波穿透一定工件厚度后，在接受探頭上所接受到的能量也是一定的。而工件存在缺點時，由于缺點的反射使接受到的能量減小，從而斷定工件存在缺點。根據(jù)發(fā)射波的不同種類，穿透法有脈沖波探傷法和持續(xù)波探傷法兩種。穿透法探傷的敏捷度不如脈沖反射法高，且受工件形狀的影響較大，但較適宜檢查成批生產(chǎn)的工件。如板材一類的工件，能夠通過接受能量的精確對比而得到高的精度，宜實現(xiàn)自動化。（二）射線探傷射線探傷是運用射線可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)缺點的一種探傷辦法。按探傷所用的射線不同，射線探傷能夠分為X射線、γ射線和高能射線探傷三種。由于顯示缺點的辦法不同，每種射線探傷又有電離法、熒光屏觀察攝影法和工業(yè)電視法幾個。運用最廣的是X射線攝影法，下面介紹其探傷原理和過程。1．X射線攝影法的探傷原理攝影法探傷是運用射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律和對某些物質(zhì)產(chǎn)生的光化及熒光作用為基礎(chǔ)進行探傷的。從射線強度的角度看，當(dāng)照射在工件上射線強度為J0，由于工件材料對射線的衰減，穿過工件的射線被削弱至Jc。若工件存在缺點時，因該點的射線透過的工件實際厚度減少，則穿過的射線強度Ja、Jb比沒有缺點的點的射線強度大某些。從射線對底片的光化作用角度看，射線強的部分對底片的光化作用強烈，即感光量大。感光量較大的底片經(jīng)暗室解決后變得較黑。因此，工件中的缺點通過射線在底片上產(chǎn)生黑色的影跡，這就是射線探傷攝影法的探傷原理。2．X射線探傷攝影法的工序（1）擬定產(chǎn)品的探傷位置和對探傷位置進行編號。在探傷工作中，抽查的焊縫位置普通選在：①可能或常出現(xiàn)缺點的位置；②危險斷面或受力最大的焊縫部位；③應(yīng)力集中的位置。對選定的焊縫探傷位置必須按一定的次序和規(guī)律進行編號，方便容易找出翻修位置。（2）選用軟片、增感屏和增感方式，探傷用的軟片普通規(guī)定反差高、清晰度高和灰霧少。增感屏和增感方式可根據(jù)軟片或探傷規(guī)定選擇。（3）選用焦點、焦距和照射方向。照射方向特別重要，一定選擇最佳透照角度。（4）放置鉛字號碼、鉛箭頭及象質(zhì)計。一定按GB3323規(guī)定放置。（5）選定曝光規(guī)范。曝光規(guī)范要根據(jù)探傷機型事先作出，探傷時按工件的厚度和材質(zhì)選用。（6）進行暗室解決。（7）焊縫質(zhì)量的評定。由專業(yè)人員按GB3323進行評定，射線探傷必須由持證的專業(yè)人員按GB3323進行，根據(jù)圖紙中的技術(shù)規(guī)定或行業(yè)標(biāo)精擬定驗收。四、高強螺拴及組合件力學(xué)性能實驗（一）扭剪型高強螺栓連接副預(yù)拉力復(fù)驗辦法（1）復(fù)驗用的螺栓應(yīng)在施工現(xiàn)場待安裝的螺栓批中隨機抽取，每批應(yīng)抽取5套連接副進行復(fù)驗。（2）連接副預(yù)拉力可采用各類軸力計進行測試。（3）實驗用的電測軸力計、油壓軸力計、電阻應(yīng)變儀、扭矩板手等計量器具，應(yīng)在實驗邁進行標(biāo)定，其誤差不得超出2％。（4）采用軸力計辦法復(fù)驗連接副預(yù)拉力時，應(yīng)將螺栓直接插入軸力計。緊固螺栓分初擰。終擰兩次進行，初擰應(yīng)采用手動扭矩扳手或?qū)Ｓ枚ㄅる妱影馐?；初擰值應(yīng)為預(yù)拉力原則值的50%左右。終擰應(yīng)采用專用電動扳手，至尾部梅花頭擰掉時，讀出預(yù)拉力值。（5）每套連接副只應(yīng)做一次實驗，不得重復(fù)使用。在緊固中墊圈發(fā)生轉(zhuǎn)動時，應(yīng)更換連接副，重新實驗。（6）復(fù)驗螺栓連接副的預(yù)拉力平均值應(yīng)符合規(guī)定；其變異系數(shù)應(yīng)符合下列計算并應(yīng)不大于或等于10％。（二）高強度大六角頭螺栓連接副粗矩系數(shù)的復(fù)驗辦法（1）復(fù)驗用螺栓應(yīng)在施工現(xiàn)場待安裝的螺栓批中隨機抽取，每批應(yīng)抽取8套連接副進行復(fù)驗。（2）連接副扭矩系數(shù)復(fù)驗用的計量器具應(yīng)在實驗邁進行標(biāo)定，誤差不得超出2％。（3）每套連接副只應(yīng)做一次實驗，不得重復(fù)使用。（4）連接副扭矩系數(shù)的復(fù)驗應(yīng)將螺栓穿人軸力計，在測出螺栓預(yù)拉力P的同時，應(yīng)測定施加于螺母上的施擰矩值T，并應(yīng)按下式計算扭矩系數(shù)K。式中：T��施擰扭矩，N?m；d��高強度螺栓的螺紋規(guī)格（螺紋大徑），mm；P��螺栓預(yù)拉力，kN。（5）進行連接副扭矩系數(shù)實驗時，螺栓預(yù)拉力值應(yīng)符合規(guī)定（三）高強度螺栓連接杭滑移系數(shù)實驗辦法1．基本規(guī)定（1）制造廠和安裝單位應(yīng)分別以鋼構(gòu)造制造批為單位進行抗滑移系數(shù)實驗。制造批可按單位工程劃分規(guī)定的工程量每t為一批，局限性t的可視為一批。選用兩種及兩種以上表面解決工藝時，每種解決工藝應(yīng)單獨檢查。每批三組試件。（2）抗滑移系數(shù)實驗應(yīng)采用雙摩擦面的二栓或三栓拼接的拉力試件（3）抗滑移系數(shù)實驗用的試件應(yīng)由金屬構(gòu)造廠或有關(guān)制造廠加工；試件與所代表的鋼構(gòu)造件應(yīng)為同一材質(zhì)、同批制作、采用同一摩擦面解決工藝和含有相似的表面狀態(tài)，并應(yīng)用同批同一性能等級的高強度螺栓連接副，在同一環(huán)境條件下寄存。（4）試件鋼板的厚度,t1、t2應(yīng)根據(jù)鋼構(gòu)造工程中有代表性的板材厚度來擬定（5）試件板面應(yīng)平整，無油污，孔和板的邊沿?zé)o飛邊、毛刺。2.實驗辦法（1）實驗用的實驗機誤差應(yīng)在1％以內(nèi)。（2）實驗用的貼有電阻片的高強度螺栓、壓力傳感器和電阻應(yīng)變儀應(yīng)在實驗前用實驗機進行標(biāo)定，其誤差應(yīng)在2%以內(nèi)。（3）試件的組裝次序應(yīng)符合下列規(guī)定。①先將沖釘打入試件孔定位，然后逐個換成裝有壓力傳感器或貼有電阻片的高強度螺栓，或換成同批經(jīng)預(yù)拉力復(fù)驗的扭剪型高強度螺栓。②緊固高強度螺栓應(yīng)分初擰、終擰。初擰應(yīng)達(dá)成螺栓預(yù)拉力原則值的50％左右。終擰后，螺栓預(yù)拉力應(yīng)符合下列規(guī)定：a.對裝有壓力傳感器或貼有電阻片的高強度螺栓，采用電阻應(yīng)變儀實測控制試件每個螺栓的預(yù)拉力值應(yīng)在0.95P-1.05P（P為高強度螺栓設(shè)計預(yù)拉力值）之間；b.不進行實測時，扭剪型高強度螺栓的預(yù)拉力（緊固軸力）可按同批復(fù)驗預(yù)拉力的平均值取用。③試件應(yīng)在其側(cè)面劃出觀察滑移的直線。（4）將組裝好的試件置于拉力實驗機上，試件的軸線成與實驗機夾具中心嚴(yán)格對中。（5）加荷時、應(yīng)先加10％的抗滑移設(shè)計荷載值，停1min后，再平穩(wěn)加荷，加荷速度為3-5kN／s。直拉至滑動破壞，測得滑移荷載Nv。（6）在實驗中當(dāng)發(fā)生