钢材质量检测方法与技术研究

单卫星

（泾川县建筑工程服务中心，甘肃 泾川 744300）

1 常用钢材质量检测方法

在检测方法形式中，基本会按照两种方法形式进行检测，分别为钢材弯曲程度检测以及钢材强度硬度检测。

（1）钢材弯曲程度检测。钢材弯曲程度检测从技术层面来讲，对检测机器以及检测环境有着特殊的要求。检测机器通常为两种，分别为压力机以及万能试验机。检测环境要求在10～25 ℃之间。另外如果遇到对环境温度有着特殊要求的话，那么检测环境的温度应当维持在23 ℃左右，上下之间的波动不能超过5 ℃。首先在现场检测环境上要求假设两个支点，然后两个支点位置中间放置钢材，在假设好钢材材料后，就可以在钢材材料中间的弯心处施加压力，使钢材弯心处不断遭到挤压碰撞，直到出现裂痕以及断裂的现象，并且弯曲角度值达到了规定范围内，这个时候就可以停止弯曲挤压碰撞工作，如果钢材材料的弯心直径与两臂保持平行的话，说明该钢材材料达到一定标准。其次可以提前将钢材材料弯曲，然后将钢材材料放置在试验机的平板上，对钢材材料持续的施加压力，与两臂保持平行的状态。或者可以添加与弯心直径尺寸所保持一致的衬垫进行试验。最后在进行试验时，要特别注意输出压力值的大小，尽量将压力值保持在同一层面上，使整个输出压力过程趋于稳定。在选择弯心直径的过程中，要严格按照有关规定进行操作，比如在实验钢材材料宽度距离时，通常要比弯心直径的宽度要大，并且每个支点的距离不能超过30 cm 左右。在进行试验的过程中，要想保证每个支点的距离不会发生改变，那么尽量保持钢材的弯曲程度。如果以上检测方法不能使钢材弯曲程度保持在180°左右的话，那么可以利用撬棍将钢材的另一端进行弯曲，最终实现精准的弯曲程度检测。

（2）钢材强度硬度的检测。钢材强度硬度检测通常分为两个部分，分别为抗拉强度以及屈服强度。具体测验方式为拉伸试验。首先调整好试验机测量压力的度盘，让指针能够精准对准零点，同时拨动副指针，让副指针和主指针最后能够重叠在一起，保持良好的重合性。其次在试验机的夹头处将钢材固定住，然后启动试验机的开关，使钢材材料始终保持拉伸的状态，并开始接来下的拉力测试实验。最后在进行拉伸的过程中，可以得出钢材材料的恒定荷载量，如果测力度盘指针停止运作的话，就会得出最后的恒定荷载量，或者根据初始的拉力效果得出最小荷载量。另外要对钢材材料连续给予施压状态，直到钢材材料出现断裂的现象，根据断裂的痕迹来判断钢材材料是否能够达标。

2 常用钢材质量检测技术

（1）超声波探伤技术。超声波探伤技术是钢材质量检测比较常用的一种方法，通常将超声波频率控制在0.5～25 Hz 之间，并且在这一区间内，所发生的超声波线表现为直线性与通透性，并且对方向距离有着很好地把控。如图1 所示。

从图1 可以看出，超声波在进行传播的过程中，如果遇到阻力障碍，那么超声波的前进方向就会发生很大改变。并且遭遇的阻力越大，超声波发射的强度也就越低。超声波强度降低，那么表现的反射、折射以及散射的现象也就更明显。因此利用超声波传播这一原理，能够快速判断钢材质量是否达到标准，并且利用折射、反射等现象，准确找出钢材出现缺陷的地方，测量出缺陷尺寸等等。检测人员在测量超声波探伤技术的过程中，通常会在钢材材料的表面涂抹一层油脂或者水玻璃融合剂，将这些融合剂和水晶石探头进行接触，然后对探头的表面进行观察。在进行观察的过程中，要提前对水晶探头施加脉冲电压，使钢材内部整体的压力值就会上升，所发出的超声波会快速折射到钢材内部结构中。如果水晶探头能够反射波产生一定的物理反应，在经过增幅以及检测波长的过程后，水晶探头的阴极射线就会显示出来，此时根据水晶探头表面所折射出来的波长以及距离，最终准确找到钢材材料出现缺陷的位置，并计算出缺陷位置的大小，进而采取相关补救措施。

图1 超声波探伤技术原理结构图

超声波探伤技术一般应用两种检测方法，分别为脉冲反射法以及直接接触法。脉冲反射法是比较常见的超声波检测方法。该检测方法具有简单便捷的特点，并且灵活性相对较高，只需要一个探头就能完成质量检测，但是要求该探头具备发射以及接收的功能，使检测效果能够更加明显。如果钢材材料没有出现明显质量问题，那么根据反射波所传回来的信号，接收仪器显示屏上通常只会显示初始脉冲以及底波，整体幅度差距表示的不太明显。如果钢材材料存在明显的质量缺陷，那么接受仪器显示屏上就会显示出非常明显的缺陷波。一旦出现幅度波动较大的缺陷波，底波的高度就会明显下降，侧面反映出该钢材材料存在一定的缺陷。如果钢材材料质量出现严重缺陷的话，大部分的超声波就会被折返，接受仪器显示屏只会显示初始波以及缺陷波，而底波就会完全消失，从而判断出钢材材料有着非常严重的缺陷。从以上内容来看，脉冲反射法具有很大的优点，不仅操作简单，更加具有便捷性，同时适用范围也非常广，准确度也非常高，能够精准找到钢材存在缺陷的具体位置。但是相对的脉冲反射法也是具有一定的局限性，如果钢材表面存在缺陷，脉冲反射法一般很难精准预测到，进而出现检测盲区。另外脉冲检测法还经常应用垂直探伤法进行检测。垂直探伤法主要是根据探头所发射的波长距离，进一步检测钢材内部所出现的问题，同时还可以应用于焊接材料中。通常情况下焊接材料的缺陷形状都不固定，因此在检测的过程中需要对钢材进行全方面地检测探伤，如果钢材检测材料直径长度不小于2 m，那么就适合应用垂直探伤法。

直接接触法顾名思义就是采用直接接触的形式进行检测。将钢材材料与探头进行直接接触，根据所表现出来的物理反应判断钢材质量是否达标。比如在进行检测的过程中，会在钢材材料表面涂抹一层油脂，如果油脂和探头直接发生反应，说明该质量已经达标。在直接接触法中通常分为四种检测形式，分别为横波检测、纵波检测、表面波检测以及板波检测。从整体角度来看直接接触法也具有非常明显的优点，操作原理也相对简单，使用范围较广。但是直接接触法也具有非常明显的缺陷，那就是探头磨损的效率较高，使检测成本提高，并且检测的速度也会受到一定影响。

（2）磁力探伤技术。磁力探伤技术就是根据钢材的磁性特点，进一步判断钢材的质量是否达标。如果钢材质量不存在缺陷，那么材料表面的磁性分布较为均匀，并且每个部位的磁导率相同，所经过的任何方向很难发生变化。如果钢材表面出现较为明显的裂痕现象，则整体材料的磁导率就会迅速下降，磁力线的方向也会出现一定偏差。因此当钢材表面出现较为明显的缺陷时，可以在表面喷洒一些磁粉，在长时间的作用下，这些磁粉会被缺陷的位置充分吸收。在判断钢材质量存在严重缺陷时，可以根据缺陷表面引起的磁漏强弱为依据，如果磁漏强度表现的较强，显示的图像就比较明显。如果磁漏强度较弱的话，那么显示的图像就比较模糊。

磁力探伤技术分为两种检测方法，分别为试件磁化法以及磁粉检测法。试件磁化法又分为横向磁化以及纵向磁化，横向磁化是采用更加直接的方式，将试验钢材进行通电，将通电电流整体贯通于中心孔的位置中，该方式主要原理就是把实验钢材看作一个主导体，形成功能完善的闭合磁场，从而检测出试验钢材平行阶段存在的缺陷。纵向磁化主要是让电流贯穿于环绕试件的线圈中，从而检测出试验钢材垂直阶段存在的缺陷。

磁粉检测法对磁粉的要求较高，通常选择具有高磁导率的磁粉，颜色选择相对暗一些，能够起到明显的视觉效果。一般选择较多的是铁氧磁粉。如果试验钢材表面相对平整，那么可以选择黑色磁粉。如果试验钢材表面较为粗糙，颜色更加暗一些，那么磁粉的颜色可以选择红色以及白色，尽量不要和钢材的颜色一致。根据磁粉颜色以及磁化时间的影响，磁粉检测法表现为两种不同的方法，分别为连续磁粉检测以及不连续磁粉检测。连续磁粉检测要和喷射磁粉流程共同进行，如果整体磁化的效果表现较为良好，那么充磁的时间较长，一般适用于直径长度较小的试验钢材。不连续磁粉检测是需要通电完成，检测人员需要将试验钢材通上电，然后再断电，向钢材表面喷洒磁粉。不连续磁粉检测一般适用于直径较长的钢材。

（3）射线探伤技术。射线探伤技术具体是对两种射线进行检测，分别为X 射线以及Y 射线，这两种射线基本和无线电波保持一致性，并且传播的速度也非常相似，当本身波长与频率存在较大的质疑。X 射线一般是从阴极灯丝发射的高速电子撞击到阳极靶上所产生的，而Y 射线通常是由放射性同位素产生的。

射线探伤技术应用时间较长，所表现的检测方法也比较丰富。具体分为四种检测方法，分别为照相法、荧光显示法、电离记录法以及发光晶体记录法。照相法是比较常见的一种记录方法，当射线贯穿试验钢材后，可以通过照相的方法在软片上投射记录试件缺陷，如果底片出现较大的反差，那么说明该检测方式灵敏度较高，具有非常良好的实用性功能。荧光显示法主要是将钢材所发射的射线投射在显示屏上，根据屏幕所显示的射线长度，能够很轻松地发现钢材的缺陷。但是荧光显示法也有一定的不足之处，由于所发射的射线为X 射线，很容易对人体造成一定伤害。电离记录法是通过电离箱以及计数器所产生的，主要用来测量电离的辐射强度，因此也叫电离法。发光晶体计法主要是由射线源发出射线束，经过一定的检测后，可以让该检测物件具体放置在不透光装置内部发光晶体中，如果试验钢材表面具有较为明显缺陷，那么辐射的强度会明显提高。提供不存在明显的缺陷，那么辐射的强度会逐渐缩小。

3 结语

综上所述，除了以上举出的钢材检测法，还有其他几种类型的检测法，整体表现出丰富多样性。随着我国建筑行业的不断发展，对钢材的需求越来越多，导致对钢材质量有着更高的要求。需要检测人员根据自身的检测经验，采取多种检测方法，对钢材进行严格的质量检测，保证钢材的使用质量，最终推进我国建筑行业的良好发展。