鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)研究

吳貴民

摘 要:伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟(jì)中的一匹黑馬。鋼結(jié)構(gòu)的安全關(guān)系到人們的生命安全,受到工業(yè)界的普遍重視。無損檢測技術(shù)可以在不損壞鋼結(jié)構(gòu)工件的前提下對之進(jìn)行全面快速的檢測,對鋼結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行正確的評估,逐漸成為鋼結(jié)構(gòu)檢測中的主要方式。系統(tǒng)地總結(jié)分析了鋼結(jié)構(gòu)無損檢測中常用的幾種方法,以焊縫無損檢測技術(shù)作為實例進(jìn)行說明,希望能與廣大工行交流。

關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu);無損檢測;焊縫無損檢測技術(shù)

中圖分類號:TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:16723198(2009)22029501お

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)方便簡單,具有很好的抗震性,能夠節(jié)能環(huán)保,其應(yīng)用范圍越來越廣泛。我國在1985年建城國內(nèi)第一個深圳發(fā)展中心——深圳發(fā)展中心大廈,其后各地鋼結(jié)構(gòu)建筑在全國各地迅速興起。一般來講,鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、綜合經(jīng)濟(jì)效益好的等優(yōu)點,受到建筑行業(yè)、機(jī)械行業(yè)的重視,在一些重點工程中起到了重要作用。鋼結(jié)構(gòu)工程的安全性受到了工業(yè)界的普遍關(guān)注,在一些重點工程中鋼結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量事故為我們敲響了警鐘。鋼結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)是保證鋼結(jié)構(gòu)工程安全的主要手段。鋼結(jié)構(gòu)的檢測主要有模擬實驗、破壞性實驗和無損檢測三種方法。模擬實驗?zāi)軌驅(qū)︿摻Y(jié)構(gòu)整體性能做出評估,但其成本高,周期長;破壞性實驗?zāi)軌驅(qū)Ρ怀闄z樣品做出精確判斷,但是不能對工件整體進(jìn)行檢驗;無損檢驗?zāi)軌驅(qū)υ牧虾凸ぜM(jìn)行完全的檢測,工藝簡單,成本低廉,近年來手段鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)青睞。我國早在20世紀(jì)80年中期就將無損檢測技術(shù)用于鋼結(jié)構(gòu)工程,取得了較好的效果。在上海證卷大廈工字梁、盧浦大橋等重大工程中都用到了無損檢測技術(shù)。

本文根據(jù)作者多年從事鋼結(jié)無損檢測技術(shù)工作的經(jīng)驗,對我國現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)分析,希望能夠與廣大同行共享。

2 鋼結(jié)構(gòu)無損檢測方法

無損檢測技術(shù)是一項綜合技術(shù),能夠在不損壞鋼結(jié)構(gòu)的前提下對之進(jìn)行全面檢測。下面對鋼結(jié)構(gòu)的無損檢測技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

2.1 磁粉檢測技術(shù)

當(dāng)鋼鐵材料被磁化后,被檢測對象上面將出現(xiàn)磁力線均勻分布。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂痕等缺陷時,工件表面的磁力線會發(fā)生局部的變形或漏磁,使用合適的光照就可以看到這些缺陷,這樣就可以達(dá)到檢測的目的。這種檢測方法適用于鐵磁性材料的鋼結(jié)構(gòu)工件,比如鋼管、鑄鋼工件和鋼板等,對于這些材料加工而成的工件也可以進(jìn)行檢測。磁粉檢測技術(shù)成本低、使用方便、檢測效率高、檢測結(jié)果非常直觀。但是它只能用于檢測鐵磁性材料的表面缺陷,對于檢測員的視力要求較高。

2.2 射線檢測技術(shù)

射線是一種高頻短波的電磁波。鋼結(jié)構(gòu)無損檢測一般使用X射線,這種射線具有穿透能力強(qiáng),衰減率低等優(yōu)點。當(dāng)X射線穿透被測工件后,會被部分吸收并衰減,由于缺陷的存在,會影響X射線的吸收和衰減。當(dāng)射線到達(dá)膠片后,由于膠片吸收了數(shù)量不同的光子,就會出現(xiàn)缺陷的映像,檢測人員根據(jù)這些映像即可判斷缺陷的大小和性質(zhì)。X射線檢測方法適用于工件厚度在80mm以內(nèi)的缺陷檢測,具有檢測結(jié)果直觀、定性準(zhǔn)確、檢測結(jié)果可長期保留易于存檔等優(yōu)點,但是這種方法成本較高,檢測周期長,效率低,在檢測中會對檢測員身體產(chǎn)生一定的傷害。

2.3 超聲波檢測技術(shù)

超聲波是指頻率大于20000MHz的聲波,根據(jù)傳播時介質(zhì)的振動方和傳播方向不同,可分為縱波、橫波、板波和表面波等。在鋼結(jié)構(gòu)檢測中主要使用縱波和橫波。超聲波探傷設(shè)備產(chǎn)生的超聲波在被檢查對象中傳播,當(dāng)遇到缺陷時,一部分聲波會反射回來,經(jīng)過放大處理,即可在示波屏上顯示這些缺陷。超聲波檢測方法適用于各類板材、管材、鍛件、鑄件等鋼結(jié)構(gòu)的檢測。這種檢測方法成本較低、檢測周期短并且效率高,超聲波檢測所用儀器小,操作方便,能夠?qū)θ毕葸M(jìn)行精確的定位,然而這種方法的檢測結(jié)果不利于長期保存,難以形成歷史檔案,較多的依賴于檢測員的經(jīng)驗,客觀性稍差。

2.4 滲透檢測技術(shù)

滲透檢測技術(shù)是將被檢查對象的表面用含有熒光或著色的液體進(jìn)行滲透,在毛細(xì)現(xiàn)象的作用下,液體可以滲透到表面開口的缺陷中。當(dāng)把表面多余的液體去除并對工件進(jìn)行干燥處理,再對被檢查工件表面施加顯像劑。同樣在毛細(xì)現(xiàn)象作用下,顯像劑將吸附缺陷中的滲透液。使用光照后,缺陷中的滲透液會被顯示,從而達(dá)到檢驗缺陷的目的。這種方法適用于非多口的鋼結(jié)構(gòu)表面缺陷,其使用方法簡單、操作靈活、檢測靈敏度高并且結(jié)果直觀,但是這種方法只能用于表面開口的缺陷檢測,對于被檢測對象的光潔度要求高,當(dāng)被檢測對象表面有涂料、鐵銹和氧化皮等材料覆蓋缺陷時,容易形成漏檢,這這種檢測方法成本較高,對檢測員視力要求也比較高。

3 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫檢測案例分析

焊縫是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中一種常見的連接方式,是鋼結(jié)構(gòu)

安全的重要環(huán)節(jié),一般來說,焊縫質(zhì)量決定了鋼結(jié)構(gòu)的整體

工程質(zhì)量。焊縫缺陷分為表面(近表面)缺陷和內(nèi)部缺陷,常見的表面缺陷(近表面缺陷)有:表面氣孔、咬邊、燒穿和未焊滿等;常見的內(nèi)部缺陷有夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等。焊縫的無損檢測技術(shù)可以在不損傷被測材料的前提下,檢測焊縫表面或內(nèi)部缺陷。常見的焊縫無損檢測技術(shù)有射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷和滲透探傷等。

目前我國無損檢測在建筑業(yè)上的應(yīng)用,除非是特別重要的構(gòu)件,一般不用射線探傷。一般來說,厚度8mm以上的板材,和曲率半徑不大的管材的對接焊縫多采用超聲波探傷。8mm以下的板材和曲率半徑較大的管材的對接焊縫多采用磁粉探傷和滲透探傷。角焊縫大都采用磁粉探傷和滲透探傷。對于厚度在4mm—8mm范圍內(nèi)的鋼板對接焊縫,使用磁粉探傷和滲透探傷都只能探到表面和近表面的缺陷。只能單面探傷的焊縫內(nèi)部缺陷很難檢測。普通超聲儀探頭能探測到的最小厚度為8mm,因此對于這一厚度范圍的鋼板或管材,檢測焊縫內(nèi)部缺陷必須結(jié)合工程實際情況研制專門的超聲儀探頭,才能進(jìn)行探傷檢測。

進(jìn)行搭接節(jié)點相貫線焊縫檢測時,對于被搭接管覆蓋的焊縫,在搭接管安裝完成后,則無法檢測到,在搭接管和被搭接管以及主管交界處,其焊縫根部若出現(xiàn)缺陷很難使用超聲波方法進(jìn)行缺陷的檢測。對于這些問題,如果母材管壁厚度小于8mm,則可使用磁粉檢測,然而磁粉檢測卻難以檢測到焊縫缺陷的內(nèi)部缺陷。對于母材管壁厚度大于8mm的焊縫,規(guī)范規(guī)定了對有疑義的焊縫可進(jìn)行射線檢測,但射線檢測的可操作性比超聲波檢測麻煩很多,特別對于在高空現(xiàn)場施工完成的焊縫,射線檢測很難實現(xiàn)。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計焊縫質(zhì)量等級達(dá)不到射線探傷標(biāo)準(zhǔn)時,規(guī)范僅僅只對這些焊縫表面成型做出了規(guī)定,而沒有對其射線探傷做出明確的規(guī)定。國內(nèi)到現(xiàn)在還沒有專門的針對建筑鋼結(jié)構(gòu)的無損檢測驗收規(guī)范,這是一個很麻煩的問題。國標(biāo)GB5020522001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范中有關(guān)于無損檢測方面的內(nèi)容,但是還其內(nèi)容還不夠完全,無法涵蓋現(xiàn)今在有的鋼結(jié)構(gòu)焊縫類型,并且其主要內(nèi)容是參照壓力容器檢驗標(biāo)準(zhǔn)制定的,而壓力容器檢驗標(biāo)準(zhǔn)用在建筑鋼結(jié)構(gòu)方面相對而言是過于嚴(yán)格了。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)農(nóng)業(yè)中的重要地位逐漸顯現(xiàn)出來,成為國民經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分。鋼結(jié)構(gòu)安全關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全,無損檢測技術(shù)能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)的缺陷進(jìn)行判斷與評估,是保證鋼結(jié)構(gòu)安全的重要手段之一。本文對鋼結(jié)構(gòu)中幾種常用無損檢測方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)分析,并以焊縫無損檢測技術(shù)作為案例進(jìn)行了說明。當(dāng)今科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,新的無損檢測方法不斷涌現(xiàn),相信隨著社會進(jìn)步,新的鋼結(jié)構(gòu)無損檢測方法必將出現(xiàn)。本文僅對現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)無損檢測的常見方法進(jìn)行了分析總結(jié),該問題的研究仍然有著廣大的空間。

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