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1、油漆涂层对建筑钢结构焊缝超声检测的影响摘要：由于种种原因，在油漆喷涂后才对建筑钢结构焊缝进行超声检测，必 须考虑油漆涂层对焊缝超声检测的影响。本文介绍了油漆涂层影响焊缝超声检测 的基本要素，并经过实验证明了油漆涂层厚度为 300 微米以下时，可在不去除油 漆涂层的条件下进行焊缝超声检测。关键词：焊缝 超声检测 油漆涂层1、概述油漆涂层作为传播介质传递声波，声波在通过材料时能量会损失，在遇到声 阻抗不同的两种介质界面时会发生反射等。油漆涂层对焊缝内部缺陷定位、定量 会产生影响，因此有必要对此进行分析。2、油漆涂层对焊缝超声检测影响的基本要素2.1 油漆成份、类别建筑钢结构主要采用环氧富锌底漆、环
2、氧云铁中间漆、丙烯酸聚氨酯面漆等 涂料进行防腐涂装处理，油漆成份、类别对超声检测产生影响主要体现在油漆声 阻抗的物理特性，对于同一检测面，油漆声阻抗越大，反射回波也就越高，发现 缺陷的能力就越大。2.2 油漆层表面粗糙度影响表面粗糙度大，耦合效果差，反射回波低，发现缺陷的能力就越小。2.3 油漆厚度影响厚度的大小对超声波的传输路径和声能损失产生影响。厚度越大，超声波的传输路径偏差越大，声能损失越大，对焊缝中缺陷定位、缺陷大小的定量分析影 响越大。2.4 耦合剂能否在油漆层上均匀分布耦合剂能排除空气使超声波能透过耦合剂最终穿透到钢材内部，而耦合剂能 否形成一定厚度均匀分散在油漆层上显得至关重要。
3、由于耦合剂往往是通过水为 介质进行配制，因此需考虑油漆层的亲水、憎水性。2.5 油漆层与钢构件能否与钢构件紧密贴合由于喷漆前未能有效去除钢构件表面锈蚀或其他原因致使油漆层空鼓，使超 声波不能有效的穿透到钢材内部。3、油漆涂层对缺陷定位影响分析根据超声波倾斜入射到界面时的反射、折射定律：eg 他 _灵.一 njn._ 甘口申占._ Mn 烁丄中jCmFu貝十 C-JJ % tSI 松介屈！旳帧眩. 横曲破u_ .*_ W5 ：/rJGi -p w.ai, 臟诚诚逹*E * a 緘俺 人 SlFbfl- JF flM-fh X准 a说吆.-roafeiFTiajr jw：i I二辆 ok s. f
4、ryvi 可知从探头发射的超声波经过油漆层入射到钢材内部的折射角与探头发射超 声波入射到钢材内部的折射角度一致，而入射点会发生一定偏移，油漆声速为 2300m/s,钢材声速3230m/s,从折射定律可计算出声波从油漆入射到钢界面的入射 角最大为 45.4 度。进而可推导出油漆层引起的水平偏移始终会小于油漆层厚度 建筑钢结构的油漆涂装要求一般为125um300 um,油漆厚度很薄，钢材厚度很 厚，声波在油漆中传播时间相较于钢材几乎可忽略不计。油漆涂层对缺陷定位误 差通常在1mm以内，对于整个超声探伤系统而言，油漆涂层对缺陷水平和深度定 位几乎可忽略不计。4、油漆涂层对声能损失的实验数据采集及分析
5、4.1 方法介绍通过反射回波波幅高低反映焊缝内部缺陷的大小，以此对缺陷进行定量分析。测定超声波在经过油漆涂层的声能损失大小，对损失进行补偿修正，消除油漆层 声能损失的影响。基于现实的检测条件，通过测定是否喷漆时的超声声能大小， 评估在各种漆膜厚度下超声声能损失的大小。4.2实验所用仪器及条件：涂层测厚仪：MC-2000型仪器计量日期：2021年11月2日超声探伤仪:USM GO+仪器计量日期：2022年4月25 日超声探头：2个斜探头5Z10*10A60 （汕超）、1个双晶直探头2.5Z20FG30Z（汕超）4块钢板（材质Q355B，规格500*300*30mm）:每块钢板分两区域，一区域经过
6、抛丸处理，用于测定未喷漆区超声声能值，另一区域经过喷漆处理，用于测定 干漆膜厚度及超声声能值。涂料：环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、可复涂丙烯酸聚氨酯面漆。4. 3实验过程4.3.1 采用双晶直探头对钢板母材探伤，排除母材缺陷对实验的影响。4.3.2采用斜探头在30mm厚钢板上采用一次反射法作一发一收测试，调整好 探头间距，找到最高波幅，并调至满屏 80%，固定好探头，量出此时两探头间距， 记录好此时探头入射点及接收点间距、声能（dB）值大小、探头布置方向。4. 3. 3在已喷漆表面选取3个测点，并确保3个测点的间距都能被探头覆盖 采用涂层测厚仪测3个测点的漆膜厚度，3个测点的平均值作为超声入射
7、或接收 点位置的漆膜厚度值。在不同厚度的漆膜上选取更多的3个测点，对测点做好标 识、记录。4.3.4选取漆膜厚度相近的区域作为超声入射点及接收点。应确保此时探头 的布置方向与在未喷漆区域进行声能测定时记录好的探头布置方向始终保持一致。4.3.5 对不同厚度的漆膜进行声能测定，找到最高波幅，并调至满屏 80%， 记录好不同厚度下的声能数值。4.3.6比较喷漆区与未喷漆区声能大小：声能损失二涂装声能(dB)-未涂装 声能(dB)。4.4 实验所得数值号序莫值超声入射点漆涂装厚度平均膜值超声接收点漆涂装厚度平均未涂装区声能(dB)涂装区声能(dB)声能损失B)(d154um67um42.7430.3
8、2 -i69um73um43.440.72.7387um92um56.8570.24108um114um42.938.24.75124um107um47.644.33.36130um118um40.642.71.917128um136um43.545.31.88154um162um56.857.91.19174um158um54.855.810217um204um47.848.60.81242 um263 um49.751.92.22254um272 um49.452.12.74.5 数据分析4.5.1 钢板表面粗糙度不同使超声衰减存在差异，经过喷漆后表面粗糙度经 过改善，使扫查面更平整，超声
9、耦合效果更好。喷漆后的声能损失在一定程度上 抵消了粗糙度的影响，使喷漆后超声声能损失反而更小,如序号1、3、4 所测声 能损失为负值。4.5.2 随着油漆厚度增加，超声扫查面粗糙度变小使表面散射衰减减弱，油 漆材料吸收衰减增强。在油漆和表面粗糙度共同作用下引起的超声声能损失由负 值转变为正值，为负值时说明粗糙度的影响要大于涂层的影响。为正值时说明粗 糙度的影响要小于涂层的影响。4.5.3，经过喷漆作业后，由于油漆在干燥前具有流体特性，使油漆层表面 各处的粗糙度更加均匀一致，钢材表面粗糙度对声能的影响最小，而在油漆层的 表面粗糙度和油漆层共同作用下对声能损失的影响相对固定，油漆厚度在270 口 m 以内时，对超声声能损失为 3dB 以内。5、结论与建议综上所述，去除钢结构油漆的过程使检测表面起伏变化不均匀，使超声表面耦合补偿值增加了不确定性因素。而油漆涂层在一定程度上改善了检测表面状况因此喷涂油漆厚度在300 口 m以内时，建议可不去除油漆涂层的情况下增加3dB声能损失补偿后可对焊缝进行超声检测，增加了相关方的经济效益和社会效应参考文献：1郑晖超声检测M.中国劳动社会保障出版社，2008.
