鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測技術(shù)規(guī)程

12術(shù)語和符號 22.1術(shù)語 22.2符號 23基本規(guī)定 44檢測系統(tǒng) 54.1鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀 54.2超聲探頭組 54.3耦合劑 64.4溫度傳感器 65應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定 75.1標(biāo)定試件制備 75.2標(biāo)定試驗(yàn)規(guī)定 86檢測流程 106.1檢測前準(zhǔn)備 106.2檢測實(shí)施與要求 106.3補(bǔ)償與修正 116.4檢測報(bào)告 12附錄A檢測儀器的校準(zhǔn)方法 13附錄B鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測報(bào)告 15本規(guī)程用詞說明 16引用標(biāo)準(zhǔn)名錄 17附：條文說明 171GeneralPrinciples 12TermsandSymbols 22.1Terms 22.2Symbols 23Basicregulations 44Detectionsystem 54.1Steelultrasonicstressdetector 54.2Ultrasonicprobegroup 54.3Couplant 64.4Temperaturesensor 65Calibrationofstressacoustictimedifferencefactor 75.1Preparationofcalibrationspecimen 75.2Calibrationtestregulations 86Detectionprocess 106.1Preparationbeforetesting 106.2Detectionimplementationandrequirements 106.3Compensationandcorrection 116.4Detectionreport 12AppendixACalibrationmethodofdetectioninstrument 13AppendixBUltrasonicdetectionreportofsteelmemberstress 15Explanationofwordinginthisspecification 16Listofquotedstandards 17Addition:Explanationofprovisions 1811.0.1為規(guī)范鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測技術(shù)的應(yīng)用，做到技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便使用，制定本規(guī)程。1.0.2本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用臨界折射縱波測量鋼構(gòu)件近表面應(yīng)力的無損檢測方法。1.0.3本標(biāo)準(zhǔn)適用于檢測鋼柱、鋼梁、鋼樓板、鋼支撐、鋼桁架等鋼構(gòu)件彈性狀態(tài)下的單向應(yīng)力和平面應(yīng)力。1.0.4采用超聲法檢測鋼構(gòu)件應(yīng)力除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。22.1術(shù)語2.1.1縱波longitudinalwave在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波傳播方向一致的聲波波型。2.1.2第一臨界角firstcriticalangle縱波斜入射到異質(zhì)界面時，使縱波折射角為90°時的入射角。2.1.3臨界折射縱波criticallyrefractedlongitudinalwave超聲縱波以第一臨界角入射時，產(chǎn)生沿待測構(gòu)件表面?zhèn)鞑サ目v波。2.1.4應(yīng)力聲時差系數(shù)stress-acoustictimedifferencefactor臨界折射縱波傳播距離固定時，應(yīng)力改變量與聲時改變量的比值。2.1.5中心頻率centrefrequency上、下截止頻率的算術(shù)平均值。2.2符號D——檢測區(qū)域深度；f——探頭中心頻率；K——應(yīng)力聲時差系數(shù)，與待測鋼構(gòu)件的材料和探頭間距有關(guān)，可通過拉伸試驗(yàn)標(biāo)定獲得；K∥——臨界折射縱波傳播方向與應(yīng)力平行時的應(yīng)力聲時差系數(shù)；K——臨界折射縱波傳播方向與應(yīng)力垂直時的應(yīng)力聲時差系數(shù)；t——待測鋼構(gòu)件中LCR波的傳播時間；t0——單向應(yīng)力檢測中，標(biāo)定試件在零應(yīng)力狀態(tài)下LCR波的傳播時間；T0——平面應(yīng)力檢測中，標(biāo)定試件在零應(yīng)力狀態(tài)下LCR波的傳播時間；T1——待測鋼構(gòu)件中，LCR波沿0°軸方向的傳播時間；T2——待測鋼構(gòu)件中，LCR波沿45°軸方向的傳播時間；T3——待測鋼構(gòu)件中，LCR波沿90°軸方向的傳播時間；3VPMMA——縱波在有機(jī)玻璃中的聲速；Vsteel——縱波在待測鋼構(gòu)件中的聲速；a——修正系數(shù)；θ——第一主應(yīng)力與0°軸夾角；θLCR——第一臨界角；σ——待測鋼構(gòu)件的單向應(yīng)力；σ1——待測鋼構(gòu)件的第一主應(yīng)力；σ2——待測鋼構(gòu)件的第二主應(yīng)力。43.0.1檢測現(xiàn)場應(yīng)具備安全作業(yè)條件，環(huán)境溫度宜在（0～50）℃范圍內(nèi)，不宜在機(jī)械振動和電磁干擾環(huán)境下進(jìn)行檢測。3.0.2鋼構(gòu)件檢測區(qū)域應(yīng)無缺陷且表面粗糙度和形狀不影響超聲探頭與鋼構(gòu)件的有效耦合。3.0.3本標(biāo)準(zhǔn)檢測的鋼構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)為鋼構(gòu)件近表面區(qū)域內(nèi)沿臨界折射縱波傳播方向上的應(yīng)力平均值，其檢測深度應(yīng)按下式計(jì)算：D=Cf-0.96（3.0.3）式中：D——檢測區(qū)域深度（mmC——修正系數(shù)，建議取5.98（mm/nsf——探頭中心頻率（MHz）。3.0.5檢測的鋼構(gòu)件應(yīng)力值σ為正值時應(yīng)表示拉應(yīng)力，為負(fù)值時應(yīng)表示壓應(yīng)力。54.1鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀4.1.1鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀可由脈沖收發(fā)儀、示波器等通用儀器構(gòu)成，也可由具有脈沖收發(fā)功能、波形數(shù)字化功能和計(jì)算機(jī)等軟硬件部分構(gòu)成。4.1.2鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀應(yīng)至少具備以下功能：1脈沖頻率范圍：1MHz～10MHz；2超聲脈沖電壓范圍：50V～400V；3超聲接收增益范圍：0dB～60dB；4輸出阻抗匹配范圍：0～200Ω;5具有濾波功能且滿足上述脈沖頻帶范圍；6具備波形顯示清晰、穩(wěn)定的示波裝置；7能對接收的超聲波波形進(jìn)行數(shù)字化采集和存儲；8能計(jì)算臨界折射縱波傳播時間和鋼構(gòu)件應(yīng)力值。4.1.3鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀應(yīng)具備產(chǎn)品合格證和使用說明書，并應(yīng)在儀器的明顯位置標(biāo)注名稱、型號、制造廠名、商標(biāo)、出廠日期等內(nèi)容。4.1.4鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀應(yīng)由具備資質(zhì)的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)有效期不宜超過1年。4.1.5有下列情況之一時，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)附錄A規(guī)定的儀器校準(zhǔn)方法進(jìn)行鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀校準(zhǔn)：1新儀器啟用前；2超過校準(zhǔn)有效期；3更換主要零件或?qū)x器進(jìn)行過調(diào)整；4檢測數(shù)據(jù)異常；5儀器遭受嚴(yán)重撞擊或其他損害。4.2超聲探頭組4.2.1超聲探頭組應(yīng)由一個發(fā)射探頭和兩個接收探頭構(gòu)成（圖4.2.1）。64.2.2超聲探頭組的入射角和接收角應(yīng)調(diào)節(jié)為第一臨界角，第一臨界角應(yīng)按下式計(jì)算：θLCR=arcsin(VA)（4.2.2）式中：θLCR——第一臨界角（deg）；VPMMA——縱波在有機(jī)玻璃中的聲速（m/sVsteel——縱波在待測鋼構(gòu)件中的聲速（m/s）。4.2.3探頭組中各探頭的性能參數(shù)應(yīng)相同，且各項(xiàng)性能應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《無損檢測超聲檢測測量接觸探頭聲束特性的參考試塊和方法》GB/T18852的有關(guān)規(guī)定。4.2.4應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定、零應(yīng)力聲時校準(zhǔn)和實(shí)際檢測所用探頭宜為同一組探頭。4.2.5超聲探頭組應(yīng)使用固定輔助工裝，將探頭與鋼構(gòu)件連接牢固，保持探頭與鋼構(gòu)件在應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定、零應(yīng)力聲時校準(zhǔn)和實(shí)際檢測過程中的耦合狀態(tài)一致。4.2.6被檢測鋼構(gòu)件表面為曲面時應(yīng)使用曲率楔塊，并保持臨界折射縱波傳播聲程與標(biāo)定時一致，探頭與檢測面之間的間隙應(yīng)符合《焊縫無損檢測超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》GB/T11345的相關(guān)規(guī)定。4.3耦合劑4.3.1耦合劑應(yīng)具有良好的潤濕性能和透聲性能，對構(gòu)件應(yīng)無腐蝕、易清理，對環(huán)境應(yīng)無污染，耦合劑可選擇機(jī)油、化學(xué)漿糊以及縱波專用耦合劑。4.3.2當(dāng)工件處于水平面上檢測時，宜選用液體類耦合劑；當(dāng)工件處于豎立面檢測時，宜選用糊狀類耦合劑。4.3.3應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定、零應(yīng)力聲時校準(zhǔn)和實(shí)際檢測過程中，應(yīng)使用相同的耦合劑。4.4溫度傳感器4.4.1檢測過程中應(yīng)使用溫度傳感器測量鋼構(gòu)件表面溫度，測量精度宜滿足0.1℃。4.4.2溫度傳感器可選擇熱電偶、點(diǎn)溫計(jì)和熱成像儀等。75應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定5.1標(biāo)定試件制備5.1.1標(biāo)定試件應(yīng)采用與待測鋼構(gòu)件相同牌號的鋼材，材料的金相組織狀態(tài)和表面粗糙度宜相同。5.1.2單向應(yīng)力檢測應(yīng)制備拉伸標(biāo)定試件，拉伸標(biāo)定試件的制備應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料拉伸試驗(yàn)第一部分溫室試驗(yàn)方法》GB/T228.1的有關(guān)規(guī)定，拉伸標(biāo)定試件的形狀應(yīng)符合圖5.1.2的規(guī)定，尺寸范圍可按表5.1.2的規(guī)定確定，允許加工誤差應(yīng)在±0.1mm內(nèi)，標(biāo)定區(qū)域的表面粗糙度Ra應(yīng)小于10μm。平行長度LC5.1.3平面應(yīng)力檢測應(yīng)制備壓縮標(biāo)定試件，壓縮標(biāo)定試件的制備應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》GB/T7314的有關(guān)規(guī)定，壓縮標(biāo)定試件的形狀應(yīng)符合圖5.1.3的規(guī)定，尺寸范圍可按表5.1.3的規(guī)定確定，允許誤差應(yīng)在±0.1mm內(nèi)，標(biāo)定區(qū)域的表面粗糙度Ra應(yīng)小于10μm。8表5.1.3壓縮標(biāo)定試件尺寸范圍5.1.4標(biāo)定試件應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力處理，消除標(biāo)定試件中的殘余應(yīng)力，可采用如下方法之一：1對標(biāo)定試件進(jìn)行去應(yīng)力退火處理應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼件的正火與退火》GB/T16923的有關(guān)規(guī)定；2對標(biāo)定試件進(jìn)行振動時效去應(yīng)力處理應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《振動時效工藝參數(shù)選擇及效果評定方法》GB/T25712的有關(guān)規(guī)定。5.2標(biāo)定試驗(yàn)規(guī)定5.2.1超聲探頭組底部應(yīng)定量均勻地涂抹耦合劑，并應(yīng)將探頭組穩(wěn)定耦合于標(biāo)定試件的標(biāo)定5.2.2鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀應(yīng)按使用說明書調(diào)整至正常工作狀態(tài)。主要的參數(shù)設(shè)置應(yīng)符合下列要求：1脈沖頻率應(yīng)設(shè)置為與探頭中心頻率一致；2激勵電壓幅值和超聲接收增益應(yīng)調(diào)節(jié)到可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的臨界折射縱波發(fā)射與接收；3應(yīng)設(shè)置示波窗口的時基偏移與幅值標(biāo)度，以捕捉清晰的臨界折射縱波波形；4采樣模式宜選擇平均采樣，采樣速率宜設(shè)置為最大值。5.2.3加載前，應(yīng)采集臨界折射縱波信號，記錄標(biāo)定試件零應(yīng)力狀態(tài)對應(yīng)的臨界折射縱波傳播時間。5.2.4單向應(yīng)力檢測應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料拉伸試驗(yàn)第一部分溫室試驗(yàn)方法》GB/T228.1的要求，在常溫環(huán)境（22±2）℃下，對拉伸標(biāo)定試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，探頭布置應(yīng)平行于應(yīng)力加載方向，以標(biāo)定應(yīng)力聲時差系數(shù)K。5.2.5平面應(yīng)力檢測應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》GB/T7314的要求，在常溫環(huán)境（22±2）℃下，對壓縮標(biāo)定試件進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。標(biāo)定應(yīng)力聲時差系數(shù)K∥時，探頭布置應(yīng)平行于應(yīng)力加載方向；標(biāo)定應(yīng)力聲時差系數(shù)K時，探頭布置應(yīng)垂直于應(yīng)力加載方95.2.6標(biāo)定試件應(yīng)在材料彈性范圍內(nèi)進(jìn)行分級加載，加載應(yīng)力值應(yīng)不少于10個，重復(fù)加載次數(shù)應(yīng)不少于5次，采集不同應(yīng)力下的臨界折射縱波信號，并記錄臨界折射縱波傳播時間和萬能試驗(yàn)機(jī)加載應(yīng)力值，臨界折射縱波傳播時間應(yīng)取重復(fù)加載測量數(shù)值的平均值。5.2.7應(yīng)計(jì)算加載條件下和零應(yīng)力條件下臨界折射縱波傳播時間的聲時差，并繪制聲時差和加載應(yīng)力值的線性擬合圖（圖5.2.7），應(yīng)力聲時差系數(shù)應(yīng)按擬合的直線斜率取值。6.1檢測前準(zhǔn)備6.1.1應(yīng)獲知被檢測構(gòu)件的應(yīng)力聲時差系數(shù)。6.1.2應(yīng)根據(jù)鋼構(gòu)件受力形式與檢測需求，制定檢測方案，選擇探頭聲程、中心頻率與楔塊形狀，明確探頭檢測位置。6.1.3待測鋼構(gòu)件檢測區(qū)應(yīng)進(jìn)行打磨，去除涂層、氧化層、油污，使其表面出現(xiàn)金屬光澤。6.1.4檢測儀器應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第5.2.2條的規(guī)定調(diào)整至正常工作狀態(tài)。6.1.5應(yīng)進(jìn)行零應(yīng)力聲時校準(zhǔn)，超聲探頭組應(yīng)穩(wěn)定耦合于標(biāo)定試件上，測量零應(yīng)力狀態(tài)對應(yīng)的臨界折射縱波傳播時間t0或T0。6.2檢測實(shí)施與要求6.2.1超聲探頭組底部應(yīng)定量均勻地涂抹耦合劑，并應(yīng)將探頭組穩(wěn)定耦合于待測試件的檢測6.2.2超聲波探頭組與被檢測構(gòu)件表面的耦合狀態(tài)宜與應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定、零應(yīng)力聲時校準(zhǔn)的耦合狀態(tài)一致。6.2.3單向應(yīng)力檢測實(shí)施與操作應(yīng)符合下列要求：1超聲探頭組的布置方向應(yīng)與待檢測的應(yīng)力方向一致；2應(yīng)重復(fù)采集檢測區(qū)域臨界折射縱波信號，采集次數(shù)宜不少于10次，臨界折射縱波傳播時間應(yīng)取多次采集的平均值；3待測鋼構(gòu)件中的單向應(yīng)力σ應(yīng)按下式計(jì)算：σ=K(t-t0)（6.2.3）式中：σ——待測鋼構(gòu)件中的單向應(yīng)力（MPa）；t——待測鋼構(gòu)件中LCR波的傳播時間（nst0——標(biāo)定試件在零應(yīng)力狀態(tài)下LCR波的傳播時間（nsK——應(yīng)力聲時差系數(shù)（MPa/ns）。6.2.4平面應(yīng)力檢測實(shí)施與操作應(yīng)符合下列要求：1超聲探頭組應(yīng)以臨界折射縱波聲程的中點(diǎn)為圓點(diǎn)O，分別放置于檢測區(qū)0°、45°和90°方向（圖6.2.4初始方向0°無特殊要求，可由檢測人員按構(gòu)件形狀進(jìn)行設(shè)定；2采集超聲探頭組在0°、45°和90°方向?qū)?yīng)的臨界折射縱波信號，采集次數(shù)宜不少于10次，臨界折射縱波傳播時間應(yīng)取多次采集的平均值；3待測鋼構(gòu)件中的主應(yīng)力值σ1、σ2以及第一主應(yīng)力與0°軸的夾角θ應(yīng)按下式計(jì)算：σ2=-（6.2.4）θ=arctan式中：σ1——待測鋼構(gòu)件的第一主應(yīng)力（MPa）；σ2——待測鋼構(gòu)件的第二主應(yīng)力（MPa）；θ——第一主應(yīng)力與0°軸夾角（deg）；T0——標(biāo)定試件在零應(yīng)力狀態(tài)下LCR波的傳播時間（nsT1——待測鋼構(gòu)件中，LCR波沿0°軸方向的傳播時間（ns）；T2——待測鋼構(gòu)件中，LCR波沿45°軸方向的傳播時間（nsT3——待測鋼構(gòu)件中，LCR波沿90°軸方向的傳播時間（nsK∥——臨界折射縱波傳播方向與應(yīng)力平行時的應(yīng)力聲時差系數(shù)（ns/MPa）；K」——臨界折射縱波傳播方向與應(yīng)力垂直時的應(yīng)力聲時差系數(shù)（ns/MPa）。K6.3補(bǔ)償與修正6.3.1當(dāng)待測鋼構(gòu)件的表面溫度與零應(yīng)力聲時校準(zhǔn)時的標(biāo)定試件表面溫度差異在±25℃范圍內(nèi)時，應(yīng)根據(jù)溫度差對零應(yīng)力聲時進(jìn)行溫度補(bǔ)償和修正。6.3.2零應(yīng)力聲時補(bǔ)償量應(yīng)通過測量不同溫度下臨界折射縱波傳播時間的變化量進(jìn)行取值（圖6.3.2）。6.4檢測報(bào)告6.4.1檢測報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括下列信息：1工程名稱、工程地址以及委托方信息；2檢測單位、人員、日期、檢測環(huán)境溫度等；3被測鋼構(gòu)件名稱、鋼材型號、厚度、表面粗糙度、表面溫度和曲率等；4檢測儀的濾波帶寬、采樣率、采樣點(diǎn)數(shù)等；5探頭的型號、廠家、中心頻率和間距等；6檢測方法、檢測區(qū)域、探頭布置等；7鋼構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力檢測的具體數(shù)值。6.4.2檢測單位可按本標(biāo)準(zhǔn)附錄B《鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測報(bào)告》的規(guī)定編寫檢測報(bào)告。A.1基本規(guī)定A.1.1檢測儀的校準(zhǔn)應(yīng)采用力值溯源方法，利用萬能試驗(yàn)機(jī)對拉伸試件進(jìn)行加載，對比加載應(yīng)力與超聲檢測應(yīng)力，判斷儀器測量結(jié)果是否準(zhǔn)確。A.1.2校準(zhǔn)試驗(yàn)的最大加載應(yīng)力值不應(yīng)低于材料屈服強(qiáng)度的2/3，并應(yīng)在材料彈性范圍內(nèi)。A1.3校準(zhǔn)溫度應(yīng)在18℃-28℃范圍內(nèi)。A.2校準(zhǔn)流程A.2.1應(yīng)在拉伸試件檢測區(qū)表面定量均勻地涂抹耦合劑，將探頭組穩(wěn)定耦合于檢測區(qū)。A.2.2應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)5.2.2條的規(guī)定將鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀調(diào)整至正常工作狀態(tài)。A.2.3應(yīng)利用萬能試驗(yàn)機(jī)對拉伸試件進(jìn)行拉伸應(yīng)力加載，并使用檢測儀測量拉伸試件內(nèi)部應(yīng)力，單次校準(zhǔn)加載的載荷值應(yīng)不少于10個，試驗(yàn)過程應(yīng)至少重復(fù)5次以上。A.2.4應(yīng)對比萬能試驗(yàn)機(jī)加載應(yīng)力值與鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀檢測的應(yīng)力值。若偏差在20MPa以下，則應(yīng)認(rèn)為檢測系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。否則，應(yīng)檢查儀器各部分連接，并重新標(biāo)定應(yīng)力聲時差系數(shù)與零應(yīng)力聲時，重復(fù)加載試驗(yàn)并檢測拉伸試件應(yīng)力，直至測量偏差在20MPa以下，校準(zhǔn)結(jié)束。校準(zhǔn)應(yīng)采用圖A.2.4的流程。A.3校準(zhǔn)報(bào)告A.3.1鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測儀器校準(zhǔn)報(bào)告應(yīng)包括下列信息：1注明采用本標(biāo)準(zhǔn)附錄；2使用萬能試驗(yàn)機(jī)的型號及參數(shù)；3使用拉伸試件的鋼材型號、尺寸及屈服強(qiáng)度；4被校準(zhǔn)儀器的型號和性能指標(biāo)；5校準(zhǔn)試驗(yàn)過程加載的載荷和對應(yīng)的檢測結(jié)果；6校準(zhǔn)日期和環(huán)境溫度。鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測報(bào)告檢測方法、檢測區(qū)域與探頭布置說明：123456.........1為了便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：1)表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”；反面詞采用“嚴(yán)禁”。2)表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的：正面詞采用“應(yīng)”；反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。3表示允許稍有選擇；在條件許可時首先應(yīng)這樣做的：正面詞采用“宜”；反面詞采用“不宜”。4表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2標(biāo)準(zhǔn)中指明應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的寫法為：“應(yīng)符合......的規(guī)定”或“應(yīng)按......執(zhí)行”?！朵摻Y(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50621《無損檢測《無損檢測《無損檢測《無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證》GB/T9445術(shù)語超聲檢測》GB/T12604.1殘余應(yīng)力超聲臨界折射縱波檢測方法》GB/T32073超聲檢測超聲衍射聲時技術(shù)檢測和評價方法》GB/T23902《無損檢測殘余應(yīng)力超聲體波檢測方法》GB/T38952《無損檢測超聲檢測測量接觸探頭聲束特性的參考試塊和方法》GB/T18852《焊縫無損檢測超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》GB/T11345《金屬材料拉伸試驗(yàn)第一部分溫室試驗(yàn)方法》GB/T228.1《金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》GB/T7314《鋼件的正火與退火》GB/T16923《振動時效工藝參數(shù)選擇及效果評定方法》GB/T25712《超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》CECS02:2005中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測技術(shù)規(guī)程本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，編制組進(jìn)行了鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的調(diào)查研究，總結(jié)了我國建設(shè)工程中應(yīng)用超聲法檢測鋼構(gòu)件應(yīng)力的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時參考了國外先進(jìn)技術(shù)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過對鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測技術(shù)的檢測儀器性能參數(shù)、應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定和檢測實(shí)施流程的研究，取得了階段性成果。本標(biāo)準(zhǔn)編制原則為1）科學(xué)合理、具有可操作性2）實(shí)事求是，規(guī)程使用人應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)程有關(guān)規(guī)定3）提高效率的同時又能保證質(zhì)量等。關(guān)于鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測的應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定、檢測結(jié)果補(bǔ)償與修正以及檢測儀器校準(zhǔn)等重要問題，編制組給出了具有可操作性的解決措施，編制組將對其他尚需深入研究的有關(guān)問題多方取證、試驗(yàn)探究和工程應(yīng)用后對規(guī)程進(jìn)行更新補(bǔ)充。為便于廣大技術(shù)和管理人員在使用本規(guī)程時能正確理解和執(zhí)行條款規(guī)定，《鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測技術(shù)規(guī)程》編制組按章、節(jié)、條順序編制了本標(biāo)準(zhǔn)的條文說明，對條款的規(guī)定的目的、依據(jù)以及執(zhí)行中需注意的有關(guān)事項(xiàng)等進(jìn)行了說明。本條文說明不具備與標(biāo)準(zhǔn)正文及附錄同等的法律效力，僅供使用者作為理解和把握標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參考。 212術(shù)語和符號 223基本規(guī)定 234檢測系統(tǒng) 244.1鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀 244.2超聲探頭組 244.3耦合劑 254.4溫度傳感器 255應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定 265.1標(biāo)定試件制備 265.2標(biāo)定試驗(yàn)規(guī)定 266檢測流程 286.1檢測前準(zhǔn)備 286.3補(bǔ)償與修正 28附錄A檢測儀器的校準(zhǔn)方法 291.0.1近年來，我國興建了大量鋼結(jié)構(gòu)建筑，結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)下重要鋼構(gòu)件的應(yīng)力信息是評價結(jié)構(gòu)整體安全狀態(tài)的直接指標(biāo)，對結(jié)構(gòu)的安全鑒定和評價有重要意義。超聲波法因其具有穿透力強(qiáng)、檢測速度快且精度較高、檢測裝置經(jīng)濟(jì)便攜、對構(gòu)件無損等特點(diǎn)，非常適用于鋼構(gòu)件的應(yīng)力檢測。隨著鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，編制組對此開展了大量試驗(yàn)研究和實(shí)際工程驗(yàn)證工作，形成了可行的檢測方法。在本規(guī)程的編制過程中遵循先進(jìn)性、科學(xué)性、協(xié)調(diào)性和可操作性原則，深入總結(jié)國內(nèi)外先進(jìn)成熟的技術(shù)理論、科學(xué)研究和工程案例，同時針對一些關(guān)鍵條款內(nèi)容開展專題研究，將研究成果納入本規(guī)程。本規(guī)程將有效規(guī)范鋼構(gòu)件應(yīng)力超聲檢測技術(shù)的應(yīng)用，做到技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便使用。1.0.2本標(biāo)準(zhǔn)采用臨界折射縱波作為檢測波型，臨界折射縱波沿鋼構(gòu)件近表面?zhèn)鞑?，其檢測深度與超聲探頭中心頻率有關(guān)，檢測深度計(jì)算公式見第3章。1.0.3縱波在材料中傳播的聲彈性方程僅在材料處于彈性階段成立，因此本標(biāo)準(zhǔn)適用于檢測鋼構(gòu)件彈性狀態(tài)下的單向應(yīng)力和平面應(yīng)力。1.0.4本條規(guī)定在鋼構(gòu)件的超聲應(yīng)力檢測工作中，除執(zhí)行本準(zhǔn)的規(guī)定外，尚應(yīng)執(zhí)行國家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定。這些現(xiàn)行的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范主要是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017、《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50621、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205、《無損檢測殘余應(yīng)力超聲臨界折射縱波檢測方法》GB/T32073以及相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)超聲檢測標(biāo)準(zhǔn)等。本章給出的術(shù)語和符號是參考現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《無損檢測術(shù)語超聲檢測》GB/T12604.1、《無損檢測殘余應(yīng)力超聲臨界折射縱波檢測方法》GB/T32073的規(guī)定，并結(jié)合本標(biāo)準(zhǔn)的具體情況給出。3.0.1本條對檢測現(xiàn)場進(jìn)行規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)檢測時周邊環(huán)境狀況比較復(fù)雜，特別是在施工現(xiàn)場存在交叉作業(yè)、高墜、磕碰等高危因素，檢測人員開展檢測前，應(yīng)做好自身安全防護(hù)，隨時關(guān)注檢測時現(xiàn)場周邊情況，確保安全前提下再開展檢測工作；檢測現(xiàn)場的環(huán)境溫度宜在儀器的工作溫度范圍內(nèi)，確保檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠；檢測現(xiàn)場的機(jī)械振動和電磁干擾會對超聲波產(chǎn)生影響，宜避免在此類環(huán)境下檢測。3.0.2本條對檢測區(qū)域進(jìn)行規(guī)定。鋼構(gòu)件檢測區(qū)域缺陷將影響臨界折射縱波聲時的測量，檢測過程中應(yīng)避開缺陷部位。同時，應(yīng)避開超聲探頭難以與構(gòu)件表面耦合的部位檢測，如表面形狀不規(guī)則的區(qū)域。3.0.3本條對檢測應(yīng)力值的范圍進(jìn)行規(guī)定。臨界折射縱波是在鋼構(gòu)件表面以下一定深度區(qū)域傳播的，其傳播路徑上的應(yīng)力均會影響臨界折射縱波傳播速度，因此本標(biāo)準(zhǔn)檢測的應(yīng)力是該區(qū)域的應(yīng)力平均值。同時，臨界折射縱波檢測深度的計(jì)算公式參考國標(biāo)GB/T32073-2015中7.1.1條的規(guī)定。3.0.5本條對檢測應(yīng)力值的正負(fù)號進(jìn)行規(guī)定。鋼構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力會影響臨界折射縱波傳播速度，拉伸應(yīng)力使臨界折射縱波聲速變慢，傳播聲時延長；壓縮應(yīng)力使臨界折射縱波聲速變快，傳播聲時縮短；因此，應(yīng)力檢測公式計(jì)算得到的應(yīng)力值σ,正值表示拉應(yīng)力，負(fù)值表示壓應(yīng)力，并與材料力學(xué)中關(guān)于拉壓應(yīng)力的正負(fù)號規(guī)定統(tǒng)一。4.1鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀4.1.1本條闡述鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀的組成，參考國標(biāo)GB/T38952-2020中6.3節(jié)的規(guī)定。4.1.2本條闡述鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀的基礎(chǔ)功能要求。1鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀產(chǎn)生的激勵電信號脈沖頻率應(yīng)與超聲探頭中心頻率基本一致，這樣才可最大程度激發(fā)探頭的壓電晶片振動。2當(dāng)臨界折射縱波在鋼構(gòu)件中傳播衰減較大時，應(yīng)調(diào)節(jié)脈沖電壓，增大臨界折射縱波信號幅值。3當(dāng)超聲波接收信號出現(xiàn)抖動或幅值較小時，應(yīng)調(diào)節(jié)接收增益，使檢測儀可捕捉穩(wěn)定、清晰的臨界折射縱波信號。4當(dāng)系統(tǒng)阻抗差異較大時，信號會產(chǎn)生畸變，應(yīng)調(diào)節(jié)脈沖發(fā)射器阻抗。5接受的超聲波信號中具有噪聲信號，波形中呈現(xiàn)較多毛刺，影響聲時的測量。鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀應(yīng)具有濾波功能，消除超聲信號中的噪聲，使波形光滑。6為使檢測人員可以捕捉到臨界折射縱波，檢測儀應(yīng)具有穩(wěn)定、清晰的波形顯示系統(tǒng)。7鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀應(yīng)將所接收的超聲信號經(jīng)高速A/D轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號并直接輸入計(jì)算機(jī)，通過相關(guān)軟件進(jìn)行分析處理。8鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀應(yīng)具有對超聲信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，自動計(jì)算臨界折射縱波傳播時間和鋼構(gòu)件應(yīng)力值的功能，降低人為干擾，提高檢測效率，可在儀器內(nèi)部或?qū)Ｓ玫姆治鎏幚碥浖献詣訉?shí)現(xiàn)。4.1.3本條規(guī)定主要為了保證檢測儀器的性能指標(biāo)滿足本規(guī)程的要求，禁止粗制濫造和假冒偽劣儀器的使用。4.1.4儀器的校準(zhǔn)是為了保證儀器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行檢測，儀器的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是統(tǒng)一儀器性能的基礎(chǔ)，只有采用質(zhì)量統(tǒng)一、性能一致的儀器，才能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。4.1.5本條規(guī)定了鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測儀應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)的各類情況，特別是針對第4款的規(guī)定，在使用過程中要注意觀察判斷檢測數(shù)據(jù)是否有異常，如儀器無法捕捉清晰、穩(wěn)定的臨界折射縱波信號，測量應(yīng)力值超過材料的強(qiáng)度極限和測量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等情況。4.2超聲探頭組4.2.1本條規(guī)定了超聲探頭組的構(gòu)成。本標(biāo)準(zhǔn)采用一發(fā)雙收探頭組進(jìn)行鋼構(gòu)件應(yīng)力檢測，相較于一發(fā)一收探頭組，一發(fā)雙收探頭組具有如下優(yōu)勢：1聲程便于測量。一發(fā)雙收探頭組的聲程為兩個接收探頭的間距；2聲時捕捉更為精確。由于兩接收探頭性能參數(shù)相同，接收信號的波形相似，使得聲時捕捉更精確；3受溫度影響小。由于兩接收探頭尺寸和耦合狀態(tài)一致，捕捉的聲時僅為在鋼構(gòu)件中傳播的聲時，避免了耦合劑和聲楔塊熱膨脹導(dǎo)致的聲時變化。4.2.2縱波在有機(jī)玻璃和鋼材中的聲速分別為2730m/s和5900m/s，根據(jù)式(4.2.2)中即可得到縱波從有機(jī)玻璃入射到鋼構(gòu)件中的第一臨界角為27.6°。由于不同批次、型號的鋼材內(nèi)部的金相組織不同，超聲波的聲速不為定值，因此在實(shí)際檢測過程中，入射角可在27.6°附近調(diào)整，使臨界折射縱波信號幅值達(dá)到最大。4.2.3《無損檢測超聲檢測測量接觸探頭聲束特性的參考試塊和方法》GB/T18852-2020中第6.2節(jié)規(guī)定了斜探頭的測試方法，應(yīng)測試探頭的聲束聲時特性曲線。4.2.4不同探頭組由于探頭特性與發(fā)射角度的影響，測量的聲時并不一致。若采用不同探頭組分別進(jìn)行應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定、零應(yīng)力聲時校準(zhǔn)或在役鋼構(gòu)件應(yīng)力檢測，易導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差，因此檢測過程宜使用同一組探頭。4.2.5不同耦合狀態(tài)影響臨界折射縱波聲時測量，應(yīng)使用固定輔助工裝，將探頭穩(wěn)定耦合在構(gòu)件上，并保持整個檢測過程耦合狀態(tài)一致。同時，固定輔助工裝也起到固定聲程的作用。4.2.6探頭應(yīng)與待測鋼構(gòu)件良好耦合，《焊縫無損檢測超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》GB/T11345-2013中第6.3.4條規(guī)定，檢測面與探頭底面之間的間隙不應(yīng)大于0.5mm，并給出了檢測曲面時的間隙計(jì)算公式。4.3耦合劑4.3.3耦合劑的選用應(yīng)遵循綠色環(huán)保易清除的原則，在既能保證檢測靈敏度的前提下，盡量不給后續(xù)工作帶來影響。不同耦合劑影響臨界折射縱波聲時測量，應(yīng)全程使用相同的耦合劑。4.4溫度傳感器4.4.1溫度是影響超聲波傳播速度的因素之一，當(dāng)標(biāo)定試件零應(yīng)力聲時與待測試件測量聲時的溫度不一致時，應(yīng)力檢測結(jié)果將出現(xiàn)偏差。因此，在實(shí)際檢測過程中，應(yīng)使用溫度傳感器測量鋼構(gòu)件表面溫度，并對檢測應(yīng)力值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。5應(yīng)力聲時差系數(shù)標(biāo)定5.1標(biāo)定試件制備5.1.1在役鋼構(gòu)件通常是不可拆卸的，而鋼構(gòu)件超聲應(yīng)力檢測中需要標(biāo)定檢測系數(shù)，因此選擇與待測鋼構(gòu)件相同牌號鋼材制作標(biāo)定試件，進(jìn)行檢測系數(shù)的標(biāo)定。5.1.2對于單向應(yīng)力檢測的系數(shù)標(biāo)定，應(yīng)采用拉伸試驗(yàn)方法，按《金屬材料拉伸試驗(yàn)第一部分溫室試驗(yàn)方法》GB/T228.1-2021中的要求制備拉伸標(biāo)定試件，標(biāo)定區(qū)域宜在試件的中心區(qū)域。5.1.3對于平面應(yīng)力檢測的系數(shù)標(biāo)定，由于需要標(biāo)定垂直于應(yīng)力方向的應(yīng)力聲時差系數(shù)K⊥,拉伸標(biāo)定法難以滿足探頭布置需求，因此采用壓