鋼結構橋梁焊縫無損檢測技術分析

茅向前、周強

（浙江交工交通科技發展有限公司，浙江杭州 311112）

0 引言

在當今的橋梁工程中，鋼結構已經成為一種非常典型且常用的結構形式。而在此類橋梁的施工中，其鋼結構的焊接質量將會對整體橋梁的質量與安全起到直接的影響作用。在完成了鋼結構焊接之后，科學合理的質量檢測十分重要。就目前來看，無損檢測技術是鋼結構橋梁焊縫質量檢測中最為常用且有效的技術形式[1]。因此，相關單位一定要加強無損檢測技術的應用研究，然后以實際的工程情況作為依據，將無損檢測技術合理應用其中，以此來實現焊縫質量的科學檢測，讓焊縫缺陷問題得以及時發現和及時解決。這對于鋼結構橋梁中的焊縫問題解決及其后續應用效果保障都具有非常積極的影響與意義。

1 工程概況

此次所研究的是某市大橋的建設施工，在該橋梁工程中，共進行了四聯機動車匝道的設置，一是NR機動車匝道，二是NL 機動車匝道，三是B 機動車匝道，四是C 機動車匝道；同時進行了五聯非機動車匝道的設置，一是RA 非機動車匝道，二是RB 非機動車匝道，三是RC 非機動車匝道，四是RD 非機動車匝道，五是RE 非機動車匝道。每一個匝道的結構都屬于連續鋼箱梁形式。在完成了鋼箱梁的焊接施工之后，為實現其焊縫質量的良好保障，建設單位特進行了其焊縫的無損檢測。檢測中，以我國的《鐵路鋼橋制造規范》（Q/CR 9211—2015）以及《焊縫無損檢測焊縫磁粉檢測驗收等級》（GB/T 26952—2011）中的相關規定作為依據，對其焊縫質量進行評定。本文主要對無損檢測技術在該工程鋼結構焊縫質量檢測中的具體應用進行分析。

2 無損檢測的主要技術類型

就目前的鋼結構橋梁焊縫無損檢測來看，其主要的技術類型包括以下幾個方面。

一是超聲檢測技術，該技術的主要應用原理是對聲阻抗加以有效利用，通過聲源來實現超聲波的產生，然后使其進入鋼結構焊縫中，在遇到了兩側的差異性聲阻抗界面之后，超聲波便會出現反射現象，檢測設備也會立即接收到相應的信號。對于檢測到的超聲波信號，檢測設備會對其波形特征進行觀察和分辨，然后以此為依據，對焊縫內部的質量缺陷情況及其缺陷特征進行分析。按照《鐵路鋼橋制造規范》（Q/CR 9211—2015）中的相關規定，鋼結構焊縫的超聲檢測等級和范圍如表1所示。

表1 鋼結構焊縫的超聲檢測等級和范圍

二是X 射線檢測技術，該項技術主要是對衰減原理加以科學利用，在鋼結構焊縫有質量缺陷存在的情況下，從焊縫中透過的X 光強度便會出現變化，膠片曝光量（感光量）也會出現不同，膠片上會投影出焊縫內部的具體缺陷情況，包括缺陷所在的位置、缺陷的形狀、缺陷的大小等，這樣便可讓相關單位和檢測人員對鋼結構的焊縫內部缺陷做到更加直觀、準確的了解[2]。按照《鐵路鋼橋制造規范》（Q/CR 9211—2015）中的相關規定，在通過X 射線進行鋼結構焊縫無損檢測的過程中，其檢測等級和范圍如表2所示。

表2 鋼結構焊縫X 射線無損檢測中的檢測等級和范圍

三是磁粉檢測技術，該技術主要是對具有鐵磁性的工件進行檢測，其主要檢測原理是在外加磁極所具有的磁化作用下，工件焊縫如果存在缺陷，其缺陷位置上的磁力線就會出現局部變形現象，這樣便可檢測到漏磁場形成。因為被測工件上有磁粉存在，這些磁粉將會以磁痕的形式聚集在漏磁場上。在光照條件適當的情況下，磁痕將會清晰可見，這樣便可讓原本并不顯著的缺陷更加清晰地展現出來，以便檢測人員對缺陷所在位置、缺陷形狀及其大小做到科學判斷[3]。根據《焊縫無損檢測焊縫磁粉檢測驗收等級》（GB/T 26952—2011）中的相關規定，磁粉檢測中的鋼結構焊縫缺陷檢測等級和范圍情況如表3所示。

表3 磁粉檢測中的鋼結構焊縫缺陷檢測等級和范圍情況

3 鋼結構橋梁焊縫無損檢測技術的具體應用分析

3.1 超聲檢測技術的應用

將SF730 型數字超聲波探傷儀應用到該工程鋼結構焊縫的超聲無損檢測中，以保證鋼結構性能符合標準。因鋼結構板的厚度不同，所以檢測中采用了不同的探頭頻率、不同的晶片尺寸以及不同探頭角度的橫波斜探頭。檢測中，選擇的試塊型號為RB-2、RB-1以及CSK-1A。將化學漿糊用作耦合劑，檢測前需要對焊縫表面做打磨處理，并將熱影響區域中的油垢、鐵屑以及焊接飛濺等雜質清理干凈。表4 是此次超聲檢測中的主要技術參數。

表4 此次超聲檢測中的主要技術參數

此次共對2340 條裂縫進行了超聲檢測，經檢測發現，其中的28 條存在缺陷，需要進行返修。表5 為該次超聲檢測中獲得的具體檢測結果。

表5 此次超聲檢測中獲得的具體檢測結果

3.2 X 射線檢測技術的應用

此次工程中，也采用X 射線檢測技術對鋼結構焊縫進行了無損檢測。檢測中，選擇的是XXG-3005 型X 射線無損探傷檢測設備。具體檢測中，主要將《焊縫無損檢測射線檢測驗收等級第1 部分：鋼、鎳、鈦及其合金》（GB/T 37910.1—2019）中的相關規定作為依據，對鋼結構焊縫進行了無損檢測。檢測中，其透照方式選擇的是單壁單影形式，膠片選擇的是柯達R400，增感方式是前后屏0.03mm，底片黑度控制在2.3 及以上，像質計類型設定為W10-W16，焦距控制在500～600mm 之間[4]。透照過程中，需按照苯基曝光曲線來進行透照管電壓的合理選擇，在穿透力得以良好保障的基礎上，盡量將電壓降低，這樣才可以有效提升檢測設備的精準度。該次共檢測了185 條焊縫，其中存在缺陷的焊縫共5 條。表6 為此次橋梁工程鋼結構焊縫X 射線檢測結果。

表6 此次橋梁工程鋼結構焊縫X 射線檢測結果

3.3 磁粉檢測技術的應用

此次磁粉檢測中，將微型磁軛探傷儀用作檢測設備，檢測前先做好焊縫和熱影響區域的打磨處理，將鐵銹和焊接飛濺等雜質清除。將黑油磁懸液和反差增強劑均勻噴涂到檢測區域內，以此來加強磁痕顯示清晰度。對磁軛頭進行合理選擇，并做好磁軛間距控制，讓探傷儀和鋼構件之間能夠達到良好的貼合效果，且需要將提升力控制在44N 及以上。同時，在檢測之前，技術人員還需要對探傷儀做好靈敏度檢測，檢測中，需要在工件上貼好靈敏度試片，首先噴涂反差增強劑，其次將磁場施加在被測工件上使其磁化，磁化過程中，需做好磁懸液的噴灑，最后觀察磁痕在標準試片上的顯示情況，如果出現了磁痕，則表明試件上的焊縫存在缺陷，且缺陷位置及其形狀與磁痕一致[5]。在完成了提升力與靈敏度檢測之后，磁粉檢測便可立即開始。檢測中，先將反差增強劑噴涂到焊縫上，采用十字交叉法對被檢測區域進行磁化處理，每一次的磁化區域都應該有重疊部分，每一個位置都需要進行1～3s 的磁化，反復進行兩次，在此過程中需做好磁懸液噴灑。然后通過目測的方式對磁痕顯示情況進行觀察，為確保微小磁痕的觀察效果，可利用放大鏡進行磁痕觀察，如果光照條件不佳，則需要應用外加光源。該次檢測中，共對1856 條焊縫進行了磁粉檢查，其中的缺陷焊縫共25 條。

對于檢測出的缺陷，焊接技術人員對其重新進行了焊接和打磨處理，處理后繼續復檢，直到合格為止（但是通常需將返修次數控制在2 次及以內）。

在對缺陷焊縫進行分析之后發現，缺陷的主要成因包括兩點，一是在十字焊縫焊接過程中，當完成一條焊縫焊接之后，焊接技術人員在沒有做好十字交叉口處理的情況下便直接進行另一條焊縫的焊接，這樣就在十字交叉口處出現了急劇過度情況，導致應力集中，從而很容易形成缺陷。二是由于施工期間恰逢梅雨時節，施工環境濕度較大，焊接坡口邊緣位置很容易出現返銹現象，加之焊接技術人員責任心不足，在沒有做好除銹處理的情況下就直接進行焊接，從而導致了焊縫缺陷[6]。

為有效解決上述問題，在對缺陷焊縫進行重新焊接處理并檢測合格之后，施工單位將所有焊接技術人員召集在一起，對具體的焊接施工順序及其方法進行了強調，并著重強調了焊接之前的除銹處理與焊絲焊劑烘干處理。經后續檢測發現，此類焊縫缺陷得到了顯著降低。

4 結語

綜上所述，在進行橋梁工程的建設施工中，鋼結構焊縫質量的控制是確保整體施工質量的關鍵。而在對鋼結構焊縫進行質量檢測時，無損檢測技術是最為常用且有效的技術形式。因此，相關單位與工作人員一定要對該項技術做到充分了解，明確其主要的檢測方法和檢測標準，然后以此為依據，將其應用到具體的鋼結構焊縫檢測中，以此來實現焊縫缺陷的科學、準確檢測。對于檢測出的缺陷，施工單位一定要及時做好返修處理，處理之后需再一次進行復核，直到所有缺陷都得到有效處理并檢測合格為止。同時，施工單位也應該對鋼結構焊縫質量問題的主要成因進行科學分析，并以此為依據，采取合理的措施來做好焊接施工管理及其質量控制。通過這樣的方式，才可以讓橋梁工程鋼結構焊接施工質量得到良好保障，為橋梁工程后續的應用效果及其安全性奠定堅實基礎。