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研究生:黃智偉
研究生(外文):Chih-Wei Huang
論文名稱:鋼結構銲道非破壞檢測探討與比較
論文名稱(外文):Review and Comparison of NDT Methods as being used in Steel Structures
指導教授:呂東苗
口試委員:徐耀賜徐暐亭
口試日期:2017-01-16
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:非破壞檢測
外文關鍵詞:Non-Destructive Testing
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高層建築已為現代化城市的一個指標風貌,使用強度高且質量輕的鋼結構更為目前高層建築的主流設計。
鋼結構根據其連接方法不同,可以分為銲接、鉚接及螺栓連接,其中銲接是目前鋼結構最主要的連接方法,其優點是構造簡單、省材料、易加工,並可採用自動化作業,惟現場銲接作業之銲道品質因銲工技術或施銲現場環境影響,造成銲道中可能瑕疵缺陷留存,進而影響銲道品質與鋼結構安全性。
非破壞檢測技術可在不破壞材料情況下,利用物理或機械方法了解鋼結構品質之特性,因此本研究擬針對鋼結構銲道之非破壞檢測技術如:目視檢測、磁粒檢測、液滲檢測、超音波檢測及射線檢測等進行銲道缺陷檢測之適用性與差異性分析。
關鍵字:非破壞檢測
High-rise buildings have been treated as a modern indicator of the city style. The use of high strength and light-weight of steel structure is currently the mainstream of high-rise building design. The steel structures are different depending on the connection method,can be divided into welding, riveting and bolting. Welding which is the most important connection method used in steel structures.The advantage is to make the structure simple, the province of materials, easy processing, and can be used for automated operations. Only the quality of the welding of the spot welding operations due to welding technology or welding site environmental impact.Resulting in possible defects in the weld will be retained, thus affecting the quality of weld and the safety of steel structures.
Non-destructive inspection techniques can be used without damaging the material and the use of physical or mechanical methods to understand the characteristics of steel quality.
Therefore, the applicability and difference analysis of non-destructive testing of steel structure welds such as visual inspection, magnetic particle testing, liquid penetrant testing, ultrasonic testing and radiographic testing are studied in this study.
Key word:Non-Destructive Testing.
目錄
誌謝 i
中文摘要 ii
ABSTRACT iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 1
1.3研究內容 1
1.4銲道缺陷形成原因簡介 2
1.4.1缺陷定義 2
1.4.2銲道缺陷介紹 3
第二章 目視檢測 7
2.1目視檢測基本原理 7
2.2鋼結構銲道目視檢測 7
2.2.1目視檢測裝備使用介紹 7
2.3目視檢測優缺點 21
2.3.1優點 21
2.3.2缺點 21
2.4實例相片 22
第三章 磁粒檢測 24
3.1磁粒檢測基本原理 24
3.1.1磁場與磁力線 24
3.1.2磁場的表示法 25
3.1.3磁滯 26
3.1.4磁性材料 29
3.1.5磁漏 30
3.2鋼結構銲道磁粒檢測 31
3.2.1磁粒檢測裝備使用介紹 31
3.3磁粒檢測優缺點 37
3.3.1優點 37
3.3.2缺點 37
3.4實例照片 38
第四章 液體滲透檢測 42
4.1液滲檢測基本原理 42
4.2鋼結構銲道液滲檢測 42
4.2.1液滲檢測基本程序 42
4.2.2液滲材料使用介紹與注意事項 53
4.3液滲檢測優缺點 55
4.3.1優點 55
4.3.2缺點 55
4.4實例照片 56
第五章 超音波檢測 59
5.1超音波檢測原理 59
5.1.1音波的種類與特性 59
5.1.2音波反射、折射及波式轉換 63
5.1.3超音波脈波回波檢測方法 65
5.1.4超音波訊號顯示之表現方法 67
5.1.5超音波訊號死區與解決方式 69
5.2鋼結構銲道超音波檢測 71
5.2.1超音波檢測步驟說明 71
5.2.2超音波檢測設備 72
5.3超音波檢測優缺點 75
5.3.1優點 75
5.3.2缺點 75
5.4實例照片 76
第六章 射線檢測 78
6.1射線檢測原理 78
6.2射線檢測設備說明 81
6.4射線檢測優缺點 87
6.4.1優點 87
6.4.2缺點 87
6.5實例照片 88
第七章 結論與建議 91
7.1結論 91
7.1.1瑕疵位置與非破壞檢測方法選用 91
7.1.2非破壞檢測方法與優缺比較 92
7.2建議 93
參考文獻 94

表目錄
表3-1 磁通密度單位表 26
表3-2 硬鋼與軟鋼受磁化比較表 29
表4-1 顯像劑靈敏度比較表 55
表5-1 波形應用表 62
表5-2 直束探頭選用參考表 73
表5-3 斜束探頭選用參考表 73
表6-1 射線檢測之種類 79
表6-2 射線檢測之種類(續) 80
表6-3 X射線能量檢測鋼材之適用厚度 81
表7-1 各種檢測方法適用比較 91
表7-2 常用非破壞檢測方法比較 92

圖目錄
圖1-1 銲道氣孔圖 3
圖1-2 銲接夾渣圖 4
圖1-3 銲道熔合不良示意圖 4
圖1-4 銲道熔透不足示意圖 5
圖1-5 銲道銲蝕情形 5
圖1-6 銲道搭疊示意圖 6
圖1-7 銲道裂痕圖 6
圖2-1 鋼直尺圖 7
圖2-2 游標卡尺圖 8
圖2-3 游標卡尺判讀示意圖 9
圖2-4 游標卡尺功能說明圖 9
圖2-5 分厘卡 (Micrometer)刻度圖 10
圖2-6 分厘卡判讀示意圖 11
圖2-7 分厘卡量測外徑 11
圖2-8 橋式銲道規刻度使用說明1 12
圖2-9 橋式銲道規刻度使用說明2 13
圖2-10 橋式銲道規功能應用圖 14
圖2-11 AWS銲道規刻度使用說明圖 15
圖2-12 AWS銲道規檢查對接銲道之銲冠 15
圖2-13 AWS銲道規量測填角銲腳長 16
圖2-14 AWS銲道規檢查填角銲之有效喉深 16
圖2-15 填角銲道規照片 17
圖2-16 填角銲道規照片 17
圖2-17 凸面填角銲量測示意圖 18
圖2-18 凹面填角銲量測示意圖 18
圖2-19 高低銲道規照片 20
圖2-20 高低銲道規應用說明 20
圖2-21 高低規照片 21
圖2-22 橋式銲道規量測銲冠高低 22
圖2-23 鋼構材料游標卡尺量測 22
圖2-24 填角銲道規量測腳長 23
圖2-25 以高低銲道規量測鋼板高低差 23
圖3-1 磁力圖 24
圖3-2 磁力線示意圖 25
圖3-3 磁滯曲線 27
圖3-4 硬鋼與軟鋼磁滯曲線圖 29
圖3-5 磁漏現象示意圖 30
圖3-6 磁場指示標準塊規圖 32
圖3-7 磁場指示標準塊規構造圖 32
圖3-8 光譜分佈範圍 33
圖3-9 手提式黑光燈設備圖 33
圖3-10 黑光燈照射圖 34
圖3-11 黑光燈搭配磁粒檢測設備探傷 34
圖3-12 手提式磁軛設備(含磁軛、磁粒噴罐及電源設備) 35
圖3-13 電磁軛檢測示意圖 36
圖3-14 電磁軛檢測缺陷原理圖 36
圖3-15 濕式磁粒+永久磁鐵進行銲道MT檢測 38
圖3-16 濕式磁粒+電磁軛進行銲道MT檢測 38
圖3-17 乾式磁粒+電磁軛進行銲道MT檢測 39
圖3-18 乾式磁粒+永久磁鐵進行銲道MT檢測 39
圖3-19 螢光磁粒銲道檢測 40
圖3-20 螢光磁粒檢測銲道縱向裂痕 40
圖3-21 濕式磁力噴罐+電磁軛檢測 41
圖3-22 濕式磁力噴罐+電磁軛檢測 41
圖4-1 液滲檢測作業程序 43
圖4-2 前清理作業示意圖 44
圖4-3滲透作業示意圖 46
圖4-4 清除多餘滲透液作業示意圖 48
圖4-5 顯像劑噴塗作業示意圖 50
圖4-6 檢視作業示意圖 51
圖4-7 檢測物表面清潔 56
圖4-8 檢測物表面紅色滲透液塗佈 56
圖4-9 清除多餘滲透液 57
圖4-10 顯像劑噴塗 57
圖4-11 鋼構桁架液滲檢測(缺陷顯示) 58
圖4-12 鋼構接合版液滲檢測(缺陷顯示) 58
圖5-1 縱波示意圖 59
圖5-2 橫波示意圖 60
圖5-3 藍姆波示意圖 61
圖5-4 表面波示意圖 62
圖5-5 入射、反射與折射示意圖 63
圖5-6 入射縱波與反射縱、橫波關係示意圖 64
圖5-7 全反射示意圖 65
圖5-8 脈波回波法示意圖 66
圖5-9 超音波訊號顯示(3D視圖) 68
圖5-10 超音波訊號顯示之表現方法 68
圖5-11 超音波訊號顯示圖1 69
圖5-12 超音波訊號顯示圖2 70
圖5-13 超音波訊號顯示圖3 70
圖5-14 超音波訊號顯示圖4 70
圖5-15 超音波檢測流程圖 71
圖5-16 直束探頭超音波檢測示意圖 72
圖5-17 斜束探頭超音波檢測示意圖 72
圖5-18 超音波檢測儀 74
圖5-19 70゚斜束探頭與同軸電纜 76
圖5-20 檢測區域耦合劑塗刷 76
圖5-21 鋼構銲道超音波檢測 77
圖5-22 鋼構銲道超音波檢測 77
圖6-1 X光管構造 82
圖6-2 攜帶式射線檢測裝備圖 83
圖6-3 射線穿透能力示意圖 83
圖6-4 射源設備及配件 84
圖6-5 金屬增感屏 86
圖6-6 待檢區域底片及增感屏鋪貼 88
圖6-7 銲道射線檢測 88
圖6-8 銲道表部氣孔射線檢測結果 89
圖6-9 銲道內部夾渣射線檢測結果 89
圖6-10 銲道根部夾渣射線檢測結果 89
圖6-11 銲道熔透不足射線檢測結果 90
圖6-12 銲道熔合不良射線檢測結果 90
圖6-13 橫向裂痕及長條狀根部裂痕線檢測結果 90
參考文獻
書籍資料
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破壞檢測學會,1997。
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1986。
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1986。
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政府法規
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3.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-磁粒檢測法通則(CNS
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4.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-銲道磁粒檢測法(CNS
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5.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-液滲檢測法通則(CNS
11047),經濟部標準檢驗局,2005年
6.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-銲道液滲檢測法(CNS
11378),經濟部標準檢驗局,2005年
7.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-鋼結構銲道液滲檢測法
(CNS 13464),經濟部標準檢驗局,2005年
8.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-金屬材料之超音波探傷法
(CNS 3712),經濟部標準檢驗局,2005年
9.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-脈波反射式超音波檢測通
則(CNS 11051),經濟部標準檢驗局,2005年
10.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-鋼結構熔接銲道超音波檢
測法(CNS 12618),經濟部標準檢驗局,2005年
11.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-非破壞檢測詞彙(超音波
檢測名詞)(CNS 13342),經濟部標準檢驗局,2005年
12.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-射線檢測法通則(CNS
11049),經濟部標準檢驗局,2005年
13.經濟部標準檢驗局,中華民國國家標準-碳鋼銲件之射線檢測法
(CNS 11226),經濟部標準檢驗局,2005年
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