DB32∕T 3644-2019 公路桥梁钢箱梁疲劳裂纹检测、评定与维护规范.pdf
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1、 ICS93.040 P28 江苏省地方标准 DB32 DB32/T 36442019 公路桥梁钢箱梁疲劳裂纹检测、评定 与维护规范 Code for fatigue crack inspection, evaluation and maintenance of steel box girder in highway bridges 2019-09-19 发布 2019-10-31 实施 江苏省市场监督管理局 发 布 DB32/T 36442019 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 基本规定 . 2 5 钢箱梁典型疲劳开裂部
2、位与特征 . 3 6 疲劳裂纹编码 . 5 7 检测 . 5 8 评定 . 9 9 维护 . 10 10 质量验收 . 17 附录 A(资料性附录) 钢箱梁疲劳开裂典型案例 . 18 附录 B(资料性附录) 江阴大桥钢箱梁疲劳裂纹编码案例. 20 附录 C(规范性附录) 钢箱梁疲劳裂纹检测结果记录表. 22 附录 D(资料性附录) 典型部位磁轭检测方法 . 23 附录 E(规范性附录) 疲劳裂纹跟踪记录表 . 24 附录 F(规范性附录) 钢箱梁疲劳裂纹维护记录表 . 25 附录 G(资料性附录) 合格的气动冲击法维护处理表面 . 26 附录 H(资料性附录) 疲劳裂纹补焊法维护施焊流程 .
3、27 DB32/T 36442019 II 前 言 本标准按国标 GB/T 1.12009 给出的规则起草。 本标准由江苏省交通运输厅提出并归口。 本标准主要起草单位: 江苏扬子江高速通道管理有限公司、河海大学、江苏高速公路工程养护技术有限公司、江苏省交通运输综合行政执法监督局。 本标准主要起草人:吉伯海、吉林、饶建辉、姜竹生、袁周致远、陈雄飞、汪锋、傅中秋、孙洪滨。 DB32/T 36442019 1 公路桥梁钢箱梁疲劳裂纹检测、评定与维护规范 1 范围 本标准规定了公路桥梁钢箱梁疲劳裂纹检测、评定与维护的术语和定义、基本规定、典型疲劳开裂部位,以及疲劳裂纹编码、检测、评定、维护、验收等内容
4、。 本标准适用于公路桥梁。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 714 桥梁用结构钢 GB/T 8118 电弧焊机通用技术条件 GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证 GB/T 15822.1 无损检测 磁粉检测 第1部分:总则 GB/T 15822.2 无损检测 磁粉检测 第2部分:检测介质 GB/T 15822.3 无损检测 磁粉检测 第3部分:设备 GB/T 18851.1 无损检测 渗透检测 第1部分:总则 GB/T 1
5、8851.2 无损检测 渗透检测 第2部分:渗透材料的检验 GB/T 20967 无损检测 目视检测 总则 JG/T 203 钢结构超声波探伤及质量分级法 JB/T 7108 碳弧气刨机 3 术语和定义 3.1 疲劳裂纹 fatigue crack 构件在动荷载下,在某点或某些点产生局部损伤,并在一定时间后形成的裂纹。本规程所指裂纹均为疲劳裂纹。 3.2 疲劳裂纹源 fatigue crack source 疲劳裂纹萌生位置。 3.3 表面裂纹 surface crack 构件表面形成的肉眼可见的疲劳裂纹。 DB32/T 36442019 2 3.4 内部裂纹 internal crack 构
6、件内部形成的肉眼不可见的疲劳裂纹。 3.5 疲劳裂纹尖端 fatigue crack tip 疲劳裂纹的前缘位置。 3.6 应力强度因子 stress intensity factor 反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量。 3.7 气动冲击法 pneumatic impact treatment 通过对裂纹表面部位进行冲击, 在裂纹表面部位附近产生塑性变形, 使裂纹表面产生接触闭合的一种维护方法。 3.8 钻孔法 drilling hole method 采用在裂纹尖端附近打孔的方式,消除裂纹尖端的应力集中,阻止裂纹扩展的一种临时性措施。钻孔位置的选择由孔的圆心与疲劳裂纹尖端之间的距离确定。
7、3.9 补焊法 weld repairing 采用碳弧气刨、风铲等手段将裂纹边缘加工出坡口直至裂纹尖端,刨除裂纹,然后用焊接的方法填充坡口使之形成整体。 4 基本规定 4.1 钢箱梁疲劳裂纹开展的养护工作包括疲劳裂纹检测、评定与维护。 4.2 应对钢箱梁疲劳裂纹养护开展的工作制定有针对性规划。 4.3 应对检测发现的疲劳裂纹进行拍照,制作裂纹信息卡,并形成相关技术文档。信息卡内容见图 1。 图 1 疲劳裂纹信息卡样式 DB32/T 36442019 3 4.4 疲劳裂纹信息卡应放置在对应裂纹附近,并能够长期保存。 4.5 疲劳裂纹维护工作结束后,应对维护部位进行拍照,照片中应包含疲劳裂纹信息卡
8、。 4.6 应由专业队伍开展钢箱梁疲劳裂纹的养护工作,养护人员应至少满足以下要求: 熟悉钢箱梁主要结构形式、构件名称、疲劳裂纹的主要分布位置和特征;熟悉钢箱梁的相关制造工艺、工作条件、检测方法;熟悉相关规范、法规、设备和说明书。 疲劳裂纹检测人员应符合 GB/T 9445 要求。 疲劳裂纹维护人员应按照我国相关法规及行业要求取得相应资格, 或进行相关专业培训, 持证上岗。 4.7 仪器、耗材、辅助工具等应符合相关规范、计量认证和安全要求。 4.8 应遵守现场工作的安全要求。 5 钢箱梁典型疲劳开裂部位与特征 5.1 疲劳裂纹位置 钢箱梁典型疲劳裂纹位置如图 2 所示,主要包括: a) 顶板与
9、U 肋焊缝部位; b) 对接焊缝部位; c) 横隔板弧形缺口部位; d) 横隔板与顶板焊缝部位; e) 加劲肋焊缝部位 钢箱梁典型疲劳开裂案例见附录 A。 图 2 钢箱梁典型疲劳开裂位置 5.2 典型疲劳裂纹主要形式及特征 钢箱梁典型疲劳裂纹主要形式及特征见图 3 至图 7。 1疲劳裂纹萌生于焊趾,沿顶板厚度方向扩展 2疲劳裂纹萌生于焊趾,沿焊根方向扩展 顶板与顶板与U肋焊缝部位肋焊缝部位横隔板弧形缺口部位横隔板弧形缺口部位横隔板与顶板焊缝部位横隔板与顶板焊缝部位对接焊缝部位(上部)对接焊缝部位(上部)加劲肋焊缝部位加劲肋焊缝部位对接焊缝部位(下部)对接焊缝部位(下部)314251 裂纹起源于
10、焊趾,沿顶板厚度方向扩展2 裂纹起源于焊趾,沿向焊根方向扩展3 裂纹起源于焊根,沿向焊喉方向扩展4 裂纹起源于焊根,沿顶板厚度方向扩展5 裂纹起源于焊趾,沿U肋厚度方向扩展DB32/T 36442019 4 3疲劳裂纹萌生于焊根,沿焊喉方向扩展 4疲劳裂纹萌生于焊根,沿顶板厚度方向扩展 5疲劳裂纹萌生于焊趾,沿 U 肋厚度方向扩展 图 3 顶板与 U 肋焊缝部位疲劳裂纹 1疲劳裂纹萌生于焊缝内侧,沿外部扩展 2疲劳裂纹萌生于焊缝外侧,沿内部扩展 图 4 对接焊缝疲劳裂纹 1疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,紧贴焊缝方向扩展 2疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,沿横隔板母材扩展 3疲劳裂纹萌生于弧形缺口部位,沿
11、横隔板母材扩展 4疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,在 U 肋母材上扩展 图 5 横隔板弧形缺口部位疲劳裂纹 1疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,在顶板母材部位扩展 2疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,在腹板母材部位扩展 图 6 竖向加劲肋焊缝部位裂纹 12对接焊缝1 裂纹起源于U肋对接焊缝内侧,沿焊缝方向向外扩展2 裂纹起源于U肋对接焊缝外侧,沿焊缝方向向内扩展12341 裂纹起源于横隔板与U肋焊缝部位,沿焊缝方向扩展2 裂纹起源于横隔板与U肋焊缝部位,沿横隔板母材方向扩展3 裂纹起源于横隔板弧形缺口圆弧部位,沿横隔板母材方向扩展4 裂纹起源于横隔板与U肋焊缝部位,沿U肋方向扩展121 裂纹起源于竖向加劲肋与顶板焊
12、缝部位,沿顶板母材方向扩展2 裂纹起源于过焊孔部位,沿纵向加劲肋方向扩展DB32/T 36442019 5 1疲劳裂纹萌生于桁架式加劲肋连接焊缝部位,紧贴焊缝方向扩展 2疲劳裂纹萌生于桁架式加劲肋连接焊缝部位,沿横隔板母材扩展 图 7 桁架式加劲肋连接焊缝疲劳裂纹 6 疲劳裂纹编码 6.1 应对钢箱梁疲劳裂纹进行科学编码,便于养护工作人员现场快速识别和定位。 6.2 疲劳裂纹编码应充分考虑钢箱梁结构形式、疲劳裂纹产生位置和扩展方向,并能够准确反映疲劳裂纹形式及特征。 6.3 钢箱梁疲劳裂纹编码方法参见附录 B。 6.4 可根据自身桥梁结构特点,结合附录 B 的基本要求,制定某一桥梁特有的编码方
13、案。 7 检测 7.1 一般规定 7.1.1 宜根据钢箱梁疲劳裂纹特征,选择合适的无损检测方法,以目视检测为主。 7.1.2 目视检测应覆盖钢箱梁所有构件、连接节点、焊缝等部位,每年应至少开展 1 次。当出现疲劳裂纹后,应提高检测频率,每年应不少于 2 次。 7.1.3 渗透检测、磁粉检测和超声波检测,每年应至少开展 1 次,每次应至少选择钢箱梁典型疲劳开裂部位焊缝数量的 25%进行检测。 7.1.4 技术条件允许时,应对疲劳裂纹长度、深度、表面平整度进行测量,并对疲劳裂纹尖端位置进行检测、标记。 7.1.5 采用两种或两种以上的检测方法对同一部位进行检测时, 检测结果应按各自的方法进行判定。
14、 如果检测结果不一致,应以危险度大的结果为准。 7.1.6 应做好疲劳裂纹检测结果记录,见附录 C,并编制检测报告。 7.2 目视检测 7.2.1 目视检测通常分为一般目视检测和局部目视检测。 7.2.2 首先应进行一般目视检测,对一般目视检测可疑部位宜进行局部目视检测。 7.2.3 一般目视检测时, 眼睛与被检部位表面距离大于 600 mm; 局部目视检测距离宜在 600 mm 以内,并且眼睛与被检部位表面的观测视角不小于 30 。 7.2.4 疲劳裂纹目视检测时应使用便携式照明工具,照明要求参见 GB/T 20967。 7.2.5 局部目视检测时可借助放大镜、内窥镜等辅助检测工具。放大镜放
15、大率应在 5 倍以上。 7.2.6 检测时应注意焊缝的起弧处、腐蚀、锈蚀、油漆剥落部位、几何突变部位,并充分考虑疲劳裂纹多种可能的扩展路径。 121 裂纹起源于桁式纵隔板下部连接部位焊缝处,沿母材环形扩展2 裂纹起源于桁式纵隔板上部连接部位焊缝处,沿母材环形扩展DB32/T 36442019 6 7.2.7 对局部目视检测仍难以判断时,可采用渗透检测、磁粉检测或超声波检测等方法协助检测。 7.3 渗透检测 3 7.3.1.1 钢箱梁疲劳裂纹渗透检测宜参照 GB/T 18851.1 相关规定执行。 7.3.1.2 应科学选择渗透方法提高现场渗透检测效率,可同时对多个部位实施渗透检测。 7.3.1
16、.3 渗透检测剂应符合 GB/T 18851.2 规定。 7.3.1.4 渗透检测剂应具有良好的检测性能,对钢材、焊缝和涂层无明显腐蚀作用。 7.3.1.5 应使用同一厂家生产的同一系列配套探伤液,不应将不同种类的探伤液混合使用。 7.3.2 检测流程 7.3.2.1 渗透检测的主要步骤如下: a) 表面准备; b) 施加渗透剂; c) 多余渗透剂去除; d) 施加显像剂; e) 观察; f) 复验; g) 后处理。 7.3.2.2 表面准备 被检表面应做适当的清理,应使用刷、擦的方法去除污垢、熔渣、铁锈、灰尘等,不能有影响渗透检测的残留物,确保被检表面清洁、干燥。 处理区域应从检测部位四周向
17、外扩展不少于 25 mm。 7.3.2.3 施加渗透剂 采用喷罐均匀喷洒渗透剂施加的方法, 应保证被检部位完全被渗透剂覆盖, 并在整个渗透时间内保持湿润状态。 在规定温度范围内,渗透时间不得少于 10 min 或按照渗透剂使用说明书中规定的渗透时间执行。在渗透时间内,应保持渗透剂把被检表面润湿。 7.3.2.4 多余渗透剂去除 施加去除剂时应避免将裂纹内部的渗透剂也去除掉。可采用湿布、干净无绒毛的布进行擦除。 擦除后一般可用自然蒸发或用热风进行干燥。干燥时被检表面温度不应大于 50 ,干燥时间通常为 5 min 10 min。 7.3.2.5 施加显像剂 应尽快施加显像剂,显像剂的厚度应适当,
18、并保持均匀。显像时间宜在 10 min 30 min 之间。 7.3.2.6 观察 施加显像剂时,应仔细观察被检表面的迹痕显示情况,并在渗透剂渗出后 1 小时内完成评定。 观察到迹痕之后,应首先确定这些迹痕中哪些是由裂纹引起,哪些是由非裂纹的因素引起。对于细小显示,可使用 5 倍 10 倍放大镜进行观察。必要时应重新进行检验或用其它方法进行验证。 疲劳裂纹检测结果呈连续线状显示。 7.3.2.7 复验 当出现下列情况之一时,宜进行复验: a) 难以确定迹痕是由裂纹引起还是由非裂纹的因素引起时; b) 检测结束时,用规范试块验证检测灵敏度不符合要求; DB32/T 36442019 7 c) 发
19、现检测过程中操作方法有误或技术条件改变时; d) 供需双方有争议或有其它需要时。 7.3.2.8 后处理 检测完毕后,应进行清洗,去除有害残留物,并做好被检表面的防护处理。 7.4 磁粉检测 7.4.1 基本要求 7.4.1.1 钢箱梁疲劳裂纹磁粉检测方法宜采用磁轭法,参照 GB/T 15822.1 执行。 7.4.1.2 应考虑钢箱梁涂层的影响,根据实际涂层厚度对磁粉检测灵敏度进行验证,并适当补偿。 7.4.1.3 磁粉检测介质宜采用油性磁悬液,并应满足 GB/T 15822.2 规定。 7.4.1.4 磁粉检测设备 宜使用交流磁化设备, 若现场条件无法满足, 可使用直流磁化或永久磁体设备。
20、相关设备应满足 GB/T 15822.3 规定。 7.4.2 检测流程 7.4.2.1 磁粉检测主要步骤如下: a) 表面准备; b) 施加磁悬液; c) 磁化; d) 观察; e) 退磁; f) 后处理。 7.4.2.2 表面准备 被检表面应无脏物、氧化皮、松散铁锈等。任何清理或表面准备都不应影响磁痕的形成。 应做适当准备使相关显示能清晰区别于伪显示,必要时可施加反差增强剂。 7.4.2.3 施加磁悬液 应采用连续法对被检部位进行检测。 被检部位的磁化、 施加磁粉以及观察磁痕都应在磁化通电时间内完成。 应采用喷罐喷洒的方法施加磁悬液,使整个检测面湿润。 7.4.2.4 磁化 磁化时,有效的通
21、电时间为 1 s 3 s,停施磁悬液至少 1 s 后方可停止磁化。为保证磁化效果应至少反复磁化两次。 钢箱梁典型部位磁化方法参见附录 D。 7.4.2.5 观察 磁痕的观察应在磁痕形成后立即进行。 磁痕的观察应考虑不同构造部位疲劳裂纹产生位置和扩展路径。 钢箱梁焊缝表面会形成不连续的磁痕,不应将此类显示作为裂纹。 当辨认细小磁痕时,可使用 2 倍10 倍放大镜观察。 7.4.2.6 退磁 交流检测后的剩磁通常很低,一般不需要进行退磁处理。 要求退磁时,应按限定的方法和预先限定的等级实施。 7.4.2.7 后处理 检测完毕后,应对所有喷涂部位进行清理,去除原有检测介质,并做好被检表面的防护处理。
22、 DB32/T 36442019 8 7.5 超声波检测 7.5.1 基本要求 7.5.1.1 在实施超声波检测前,应对现场进行调查,找出所有可能影响检测灵敏度和精度的因素,并通过相关手段尽可能避免这些因素的干扰。 7.5.1.2 超声波检测设备应至少满足 JG/T 203 的规定,并应在检测前进行校准。 7.5.1.3 宜采用无腐蚀性和低流淌性的耦合剂。 7.5.1.4 标定和校核各项参数时,使用的耦合剂应与现场检测部位使用的耦合剂相同。 7.5.1.5 在满足检测灵敏度的前提下,宜使用高频率、短前沿、小晶片的横波斜探头。 7.5.1.6 应根据被检部位特征有针对性的选择不同角度的斜探头,宜
23、尽量选用大角度的斜探头。 7.5.2 检测流程 7.5.2.1 超声波检测主要步骤如下: a) 检测准备; b) 施加耦合剂; c) 检测; d) 判定; e) 裂纹特征检测; f) 后处理。 7.5.2.2 检测准备 检测前,应对探伤仪的时基线和探测灵敏度进行标定,并绘制与被检构件相对应的 DAC 曲线。 被检表面应平整,对于锈蚀、飞溅和污物等都应予以清除,必要时可进行打磨,其表面粗糙度应符合检测要求。 7.5.2.3 施加耦合剂 检测前,应在钢构件和检测探头之间涂抹一层均匀的耦合剂,使整个检测面湿润,保证超声波在空气界面处不衰减。 7.5.2.4 检测 为确定裂纹的位置、形状、方向,判别裂
24、纹信号和伪缺陷信号,可采用前后、左右、转角、环绕四种基本扫查方式,见图 8。 探头扫查速度不应大于 150 mm/s,相邻的两次扫查之间至少应有探头晶片宽度 10%的重叠。 探头应垂直于焊缝中线,并做锯齿形扫查,在扫查的同时还应作 10 15 的摆动,见图 9。 图 8 基本扫查方式 前后扫查左右扫查处转角扫查环绕扫查DB32/T 36442019 9 图 9 锯齿形扫查 7.5.2.5 判定 在检测过程中,发现以下情况之一时,可判定为疲劳裂纹: a) 缺陷一次回波高度不小于满刻度的 50%; b) 当底波高度未达到满刻度,而缺陷一次回波高度与底波高度之比不小于 50%。 7.5.2.6 裂纹
25、特征检测 检出裂纹后,应在裂纹周围继续进行检测,以确定裂纹的延伸情况、裂纹的长度和深度等特征。 疲劳裂纹尖端在母材上时, 可采用绝对灵敏度法对疲劳裂纹进行测长, 即移动探头使裂纹一次回波下降到探测灵敏度下满刻度的 30%,或使裂纹一次回波与底波高度之比为 50%。此时探头中心点可视为裂纹尖端。两个裂纹尖端之间的长度即为裂纹的指示长度。 宜采用直射法对裂纹深度及距离进行检测。 当采用二次波和底面二次波评定裂纹特征时,应以相应的二次波来校准。 7.5.2.7 后处理 检测完毕后,应对所有涂抹耦合剂的部位进行清洗, 、并做好被检表面的防护处理。 8 评定 8.1 一般规定 8.1.1 钢箱梁疲劳裂纹
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