無損檢測技術在建筑鋼結構中應用與實施策略

楊興壘

（福建省永正工程質量檢測有限公司 350012）

1 無損檢測的概念

無損檢測就是在不損壞構件完整性的條件下，來檢測構件一些物理性能和組織狀態，建筑行業內多應用于檢查鋼結構焊縫的表面和內部的各種缺陷，簡稱為無損探傷。常用的無損檢測的方法有很多，包括：超聲波、射線、磁粉、滲透以及近年來慢慢成熟的TOFD(超聲衍射時差技術）。超聲波無損檢測和射線檢測是最常見的檢測方法。

2 無損檢測技術的原理

超聲波無損檢測就是捕捉超聲波在材料傳播時遇到不連續后反射回來的波，然后通過數據分析，分析檢測物里存在的缺陷和幾何特征測量的檢測。

磁粉無損檢測技術主要是鐵磁性材料被磁化后，由于不連續的存在，導致磁力線的局部畸變，當不連續靠近近表面時，形成漏磁粉場，然后通過吸聚磁粉，然后通過合適的光照條件下，顯示出不連續。

射線無損檢測就是通過射線可以穿透物質和在物質中有衰減的特性，然后通過膠片或其它介質進行記錄的檢測方法。

滲透檢測的原理是利用毛線現象使用強滲透性能的滲透劑滲入表面有開口的缺陷，然后清洗表面多余的滲透劑，再用顯像劑的毛細作用吸附出缺陷中的滲透劑。

TOFD 檢測主要利用超聲波在固體中聲速最快的縱波在缺陷端部產生衍射的能量進行檢測的，通過一收一發兩個探頭進行缺陷檢測。

3 無損檢測技術在建筑鋼結構行業中的應用

建筑鋼結構中需要借助無損檢測的一般是原材和大量的焊縫。其中焊縫的質量控制是一個鋼結構工程質量的重點。原材檢測一般借助于超聲波檢測，焊縫就需要根據不同的設計要求使用不同的無損檢測方法。

3.1 超聲波檢測技術：

超聲波檢測由于超聲波的無害型，以及超聲波探傷儀器的便于攜帶性，在建筑鋼結構中大量使用。它可以檢測鋼板原材的質量，但更多應用于鋼結構焊縫的檢測。因為其對于線性缺陷較敏感，所以對焊縫中的裂紋檢出率極高。同時也能夠精確的檢測中焊縫中的氣孔、夾渣、未焊透和未熔合。超聲波檢測對于檢測人員的依賴較大，要求檢測人員操作和工藝的正確選擇要求較高，還需要檢測人員能夠結合構件的特點和焊接方法對缺陷進行判斷。對于一般的廠房鋼柱、鋼梁焊縫；高層建筑的鋼框架柱、鋼框架梁焊縫；大型場館的桁架結構和網架結構的焊縫；管道的連接焊縫中；橋梁鋼結構的焊縫，超聲波檢測都是常見和必要的控制焊縫質量的檢測手段。

3.2 射線檢測技術：

射線檢測對于體積型缺陷比較敏感，對夾渣、氣孔、未焊透和未熔合等缺餡，能夠直觀得體現在膠片上。但是射線檢測設備笨重、操作復雜、射線本身具有輻射、再加上其檢測速度慢，嚴重影響了射線檢測在建筑鋼結構廣泛使用。多用于橋梁重要焊縫的檢測和管道對接焊縫的檢測。在建筑鋼結構中射線檢測和超聲波檢測能在一定程度上進行互補和驗證。

3.3 磁粉探傷技術：

磁鐵探傷對鋼鐵材料的工件里的表面檢測的靈敏度是非常高的，對于缺陷的檢測成果是非常有效的，還能夠直接檢測出缺陷的位置和大小和分布的情況，磁粉探傷檢測的設備是非常簡單的，操作也是很方便。但是磁粉檢測的靈敏度與磁化方向和缺陷的方向有很大關系，正確選擇磁化的方法對檢測結果有著的影響。

在建筑鋼結構上常用于檢測樓板鋼筋與鋼柱的連接焊縫、H 型鋼角焊縫和橋梁鋼箱梁的U 肋的焊縫。對焊縫的近表面質量控制具有很好的效果。

3.4 滲透檢測技術：

滲透液的原理，決定了滲透檢測不適用結構疏松的粉末冶金工件和一些多孔性的材料。滲透檢測操作的步驟是非常的繁瑣，所以在檢測時候會產生一定的誤差。這個技術對檢測人員的工作要求是非常高的，需要有很深的工作經驗。加上其只能檢測開口的缺陷，不能檢測帶漆的構件，需要打磨，但是打磨過程中又有可能封堵缺陷的開口，選擇正確的打磨工具和打磨方法也很關鍵。一般用在磁粉檢測不好開展的小巧且只對表面有要求的焊縫和非鐵磁性材料上。

5、TOFD 檢測技術：

TOFD 技術由于設備昂貴，操作復雜，檢測近表面測量精度不高，在建筑鋼結構中很少使用。

4 無損檢測技術在建筑鋼結構行業中的實施策略

對不同材料、不同設計要求的構件的檢測方法也是不一樣的，要找到不同的方案來進行無損檢測。因為這些檢測都存在一定的優點和缺點，所以在有需要的情況下，可以采用混合的檢測方式并用，做到精益求精。

4.1 同一構件中檢測的互補：

在同一構件中，對于對接全熔透焊縫的檢測一般采用超聲波或者射線進行焊縫的內部質量檢測。在一些角焊縫或者部分熔透焊縫中，焊縫的近表面質量更為關鍵，所以一般選擇磁粉檢測或者滲透檢測。

4.2 同一焊縫中檢測的互補：

對同一焊縫檢測的互補。在射線檢測拍出的片子中只能確定缺陷的水平方向位置，對缺陷的垂直方向即深度無法確定。在射線確定出缺陷時可以用超聲波檢測確定缺陷的深度。這樣就能夠便于焊工對缺陷進行定位，方便焊縫的返修工作。同樣對于確定要返修的焊縫，在焊工對焊縫進行缺陷處理完畢后，一般要對處理過的焊縫使用磁粉或者滲透來確保缺陷已經被處理徹底，然后再進行焊縫的補焊。這樣能夠避免出現缺陷未處理徹底然后進行射線檢測或者超聲檢測時在同一位置又檢測出缺陷。對于返修后的焊縫應再采用磁粉和滲透來檢測焊縫表面，檢測是否存在因返修而造成表面的開裂。最后再通過超聲波或者射線來檢測最終返修的焊縫的質量。

4.3 檢測的互相印證

超聲波檢測對于所發現的缺陷的定性現階段還非常困難，極其考驗檢測人員的綜合素質。超聲波檢測焊縫時，焊縫的特殊的外觀形狀會影響缺陷的判斷，在這種情況下，就可以借助射線檢測的直觀性來驗證這些有疑議的缺陷的性質。

5 結語

隨著科學技術的不斷發展，各種無損檢測的儀器越來越智能化，儀器設備越來越小型化，操作越來越簡便化，讓無損檢測技術對人員的依賴程度慢慢減少。各種無損檢測的特點不斷放大，它們之間的互補作用越來越明顯。TOFD 技術慢慢成熟，使其代替射線檢測成為可能 ，讓TOFD 技術在建筑鋼結構的應用提供了條件。正確選擇本文中介紹的這五種檢測方法，對于提高建筑鋼結構焊接質量具有重要意義。