建筑钢结构无损检测技术探讨

建筑钢结构无损检测技术探讨

朱虹

上海宝冶集团有限公司上海200941

摘要：科学技术和国民经济正处于快速发展阶段。作为上世纪引入中国的新型生产技术，钢结构逐渐在工业相关产业中占据越来越重要的地位。无论是钢结构产品还是钢结构建筑，都具有产品性能优越，外形美观，实用性强等一系列突出优点，因此得到了广泛的应用。同时，其生产过程中的质量检验工作也受到了广泛的关注。目前，无损检测是建筑钢结构检测的主要控制项目之一。

关键词：建筑钢、无损检测、技术

引言：在正常情况下，有三种检测建筑物钢结构的方法，如模拟实验测试，破坏性实验测试和无损测试。模拟实验主要根据建筑物钢结构的材料，规格和结构，模拟钢结构在实际应用环境中的工况，检测建筑钢结构的整体性能。但是，该方法周期长，成本高，操作复杂。损伤测试主要用于检测所采样品的损坏。测试结果相对准确，操作非常简单。但是，这种方法只能用于抽样测试，而且整个钢结构都无法测试。很难得出所有钢结构质量的结论。该无损检测方法可以在不破坏材料的情况下检测所有工件，检测成本低。目前，无损检测方法越来越受到国内外学者的重视。特别是，在建筑钢结构试验应用过程中应注意的无损检测技术的细节是必要的分析和讨论。

1建筑钢结构常出现的问题

建筑钢结构常出现的问题注意集中在焊接环节上，焊接是建筑钢结构连接的主要方式之一，焊接的质量直接影响整体工程的质量。对于钢构破坏影响较大的客观因素主要是地震，在地震发生时，以下部位容易损坏，柱脚部位焊缝损坏；框架节点部位的梁柱焊接损坏；竖向支撑的整体失稳；锚栓的损坏。以上问题暴露出焊缝的质量是整体钢结构质量的关键，焊缝的质量缺陷一般包括：外观尺寸、表面缺陷、内在缺陷，而外观尺寸及表面尺寸可以用肉眼来检查，内在缺陷则需使用无损技术进行检测。

2无损检测方法简述

无损检测技术主要分为常规检查技术与非常规检测技术两大类，其中，建筑钢结构应用成熟的无损检测技术包括渗透检验、射线检测、磁粉检测、超声检测等。

2.1渗透检测技术。渗透检测是液体渗透检测技术的简称，该技术基于毛细管现象，是一种用来揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷的一种方法。其原理是将检测所用的渗透液借助毛细管的作用深入到被检测工件的表面开口缺陷当中，然后借助清除剂的将工件表面多余的渗透液去掉，接着将显像剂喷涂在被检测工件的表面，经过毛细管的作用缺陷中的渗透液就会回渗到显像剂中，经过一定的处理就可以判断工件中的开口缺陷情况。这种方法检测的基本步骤包括预处理、渗透、去除、干燥、显像和后处理等。

2.2.磁粉检测技术。磁粉检测技术，是利用磁感线表现对待测对象进行检测的技术类型。由于钢铁材料在一定条件下可以被磁化，磁化后，在检测对象表面会通过磁粉排布形成一定的磁力线的分布模式。正常情况下，磁力线的排布模式是具有一定样式的，但当钢铁材料遭到破坏后，原有的磁力场会发生一定的变化，工件表面磁场线会在损坏部分发生漏磁现象或出现变形，在特定的光照条件下，这些变形便可以明显的显现出来，从而达到钢材料质量检测的目的。

磁粉检测技术可将待测材料的性能及出现的缺陷以简单、直观的方式展现出来，操作过程简单、操作成本低、效率高。其局限之处在于只能对待测材料表面的性能进行检测，且对检测人员视力水平提出了较高的要求。目前，磁粉检测技术通常应用于一切钢结构的材料，如建筑行业中常用的钢板材、钢管、钢制零件等等。

2.3.射线检测技术。射线检测技术是基于被检测工件对波长不同的射线的不同吸收情况而对工件内部的缺陷进行检测的。由于被检测工件不同部位的厚度、密度及成分差异，会使不同部位对透入射线的吸入情况存在差别，这些差别可通过底片记录下来，然后分析底片上的影像，即可对被检测工件内部的缺陷类型、大小进行判断。射线检测技术主要用于对工件内部的体积缺陷进行检测，其优点是检测结果直观；但缺点是操作不方便，射线对人体的危害较大，需要采取一定的防护措施。

2.4.超声波检测技术。超声波检测是利用超声波在介质中传播时产生反射的性质来对缺陷进行检测，通过对超声波回波的分析可以确定缺陷存在的位置及严重程度。在建筑钢结构中，该种方法可用于对分层、裂纹等缺陷的检测，也可用于对夹杂等不均匀缺陷的检测。

3钢结构桥梁无损检测新技术的应用方法

钢结构桥梁采用无损检测技术，并没有通用的方法，要求根据不同桥梁钢结构的物理特性，因地制宜地采用合适的方法。

3.1检测仪器参数设置。在这里采用了OmniScan相控阵仪器和常规超声616e仪器。OmniScan相控阵仪器的参数设置内容包括：超声设置，主要是常规设置，脉冲发生器Tx/Rx模式、频率、电压、脉冲宽度、重复频率设置，接收器滤波器、检波器、平均、抑制设置，声束角度、扫查偏移、步进偏移设置；探头/工件设置，是在选择探头自动识别和楔块的基础上，定位扫查偏移、步进偏移、夹角的位置，同时确定工件的几何形状、厚度和材料；扫查设置，则主要针对编码器的极性、类别、分辨率等，进行单线扫查和编码器扫查，其中需要设置扫查的起始和终止，以及扫查的分辨率；聚焦法则，法制配置为扇形扫查，其中孔径有16个晶片，波形为横波，声束则要综合考虑最小角度、最大角度、角度步距、聚焦深度等。常规超声616e仪器参数设置内容包括：超声常规参数设置，主要是常规增益、0偏自动校准、K值、探头前沿自动校准设置；探头/工件，选择斜探头和根据GB/T11345-89标准选择，工件的几何形状选择碳钢平板，并确定实际工件的厚度；显示为A波显示；扫查为之字扫查检测，以及从Omm设置扫查起始和试块长度设置扫查终止。

3.2检测内容

3.2.1平板焊接检测。平板焊接的检测，需要取焊接缺陷的模拟试块，并合理设置仪器参数，然后通过检测，对结果进行分析，以优化无损伤检测技术的应用方法。钢结构桥梁的平板焊接，焊缝容易预埋人工缺陷，笔者分别制作了8块特种试块，并在这些试块焊接接头位置设置了包括裂纹、气孔、夹渣、未焊透在内的14种缺陷，作为钢结构桥梁平板焊接的模拟试块，然后分析这些试块焊接的缺陷分布类型和规律。通过检验，基本检验出平板焊接焊缝的质量，但常规的超声检测没有办法实现全纪录，因此缺陷长度存在误差，而相控阵技术能够全数据纪录焊缝内的缺陷，准确找出焊缝缺陷的位置、长度、深度和高度，平板焊接可优先考虑相控阵无损检测技术的应用。

3.2.2角接焊缝检测技术。角接焊缝检测较为复杂，其中包括T型焊接、Y型角接焊缝两种，在这里需要分别准备这两种焊接缺陷的模拟试块。T型焊接缺陷模拟试块的准备，是根据焊接缺陷分布的类型和规律，制作包括裂纹、夹渣、未焊透3种类型缺陷的试块，并分别采用常规超声、相控阵技术两种方法，经检测，常规超声和相控阵技术能够找出试块的全部缺陷，但前者利用波幅测量缺陷长度和高度的时候，存在一定的误差，而后者能够准确定出缺陷的位置、长度、高度和深度，因此T型焊接缺陷的无损检测技术适用相控阵技术。而Y型角接焊缝检测，所采用的缺陷模拟试块是根据焊接缺陷的分布类型和规律，制作包括裂纹、夹渣、未焊头、未融合4种类型缺陷的试块，并分别采用常规超声、相控阵技术两种方法，经检测，常规超声和相控阵技术能够找出试块的全部缺陷，但前者利用波幅测量缺陷长度和高度的时候，存在一定的误差，而后者能够准确定出缺陷的位置、长度、高度和深度，因此Y型焊接缺陷的无损伤检测，同样适用相控阵技术。

3.2.3异型焊缝检测技术。根据焊接缺陷的分布类型和规律，制作了包括裂纹、夹渣、未焊透、未融合4种类型缺陷的异型焊接试块，并分别采用常规超声、相控阵技术两种方法，经检测，两种方法在检测焊缝的时候均存在漏检现象，其中常规超声出现两个较高的回波，但没有办法识别出哪个属于假缺陷回波，而相控阵技术在经过后期的工艺修改仿真之后，以及进行检测工艺的优化，基本能够准确找出缺陷的长度、位置、深度和高度，以及根据视图，可以判定出缺陷的性质，因此异型焊缝无损检测技术，可优先考虑相控阵技术。

结束语

在当前的无损检测技术领域内，可供选择的技术类型多种多样，其中超声波无损检测技术是其中应用最为普遍的一种。

参考文献：

[1]王超.钢结构焊缝质量验收方案的制定[J].无损检测，2008.4：26～28

[2]王永忠.钢结构焊缝检测缺陷的处理[J].工程质量，2009.l2（9）：51～53[3]陈骥.钢结构稳定理论与设计[M].北京：科学出版社，2007