对工程钢结构无损检测技术研究的分析

董少怀沙海潮

中图分类号：TU973+.13

摘要: 伴随着国民经济的迅速发展, 我国钢结构产业成为国民经济中的一匹黑马。钢结构的安全关系到人们的生命安全, 受到工业界的普遍重视。无损检测技术可以在不损坏钢结构工件的前提下对之进行全面快速的检测, 对钢结构缺陷进行正确的评估, 逐渐成为钢结构检测中的主要方式。系统地总结分析了钢结构无损检测中常用的几种方法, 以焊缝无损检测技术作为实例进行说明, 希望能与广大工行交流。

关键词: 钢结构; 无损检测; 焊缝无损检测技术

1引言

钢结构方便简单, 具有很好的抗震性, 能够节能环保,其应用范围越来越广泛。我国在1985 年建城国内第一个深圳发展中心---深圳发展中心大厦, 其后各地钢结构建筑在全国各地迅速兴起。一般来讲, 钢结构具有强度高、综合经济效益好的等优点, 受到建筑行业、机械行业的重视,在一些重点工程中起到了重要作用。钢结构工程的安全性受到了工业界的普遍关注, 在一些重点工程中钢结构的安全质量事故为我们敲响了警钟。钢结构的检测技术是保证钢结构工程安全的主要手段。钢结构的检测主要有模拟实验、破坏性实验和无损检测三种方法。模拟实验能够对钢结构整体性能做出评估, 但其成本高, 周期长; 破坏性实验能够对被抽检样品做出精确判断, 但是不能对工件整体进行检验; 无损检验能够对原材料和工件进行完全的检测, 工艺简单, 成本低廉, 近年来手段钢结构工业青睐。我国早在20 世纪80 年中期就将无损检测技术用于钢结构工程, 取得了较好的效果。在上海证券大厦工字梁、卢浦大桥等重大工程中都用到了无损检测技术。

本文根据作者多年从事钢结无损检测技术工作的经验, 对我国现有钢结构无损检测技术进行了总结分析, 希望能够与广大同行共享。

2钢结构无损检测方法

无损检测技术是一项综合技术, 能够在不损坏钢结构的前提下对之进行全面检测。下面对钢结构的无损检测技术进行总结。

2. 1磁粉检测技术

当钢铁材料被磁化后, 被检测对象上面将出现磁力线均匀分布。当钢结构出现裂痕等缺陷时, 工件表面的磁力线会发生局部的变形或漏磁, 使用合适的光照就可以看到这些缺陷, 这样就可以达到检测的目的。这种检测方法适用于铁磁性材料的钢结构工件, 比如钢管、铸钢工件和钢板等, 对于这些材料加工而成的工件也可以进行检测。磁粉检测技术成本低、使用方便、检测效率高、检测结果非常直观。但是它只能用于检测铁磁性材料的表面缺陷, 对于检测员的视力要求较高。

2. 2射线检测技术

射线是一种高频短波的电磁波。钢结构无损检测一般使用X 射线, 这种射线具有穿透能力强, 衰减率低等优点。当X 射线穿透被测工件后, 会被部分吸收并衰减, 由于缺陷的存在, 会影响X 射线的吸收和衰减。当射线到达胶片后,由于胶片吸收了数量不同的光子, 就会出现缺陷的映像, 检测人员根据这些映像即可判断缺陷的大小和性质。X 射线检测方法适用于工件厚度在80mm 以内的缺陷检测, 具有检测结果直观、定性准确、检测结果可长期保留易于存档等优点, 但是这种方法成本较高, 检测周期长, 效率低, 在检测中会对检测员身体产生一定的伤害。

2. 3超声波检测技术

超声波是指频率大于20000MHz 的声波, 根据传播时介质的振动方和传播方向不同, 可分为纵波、横波、板波和表面波等。在钢结构检测中主要使用纵波和横波。超声波探伤设备产生的超声波在被检查对象中传播, 当遇到缺陷时, 一部分声波会反射回来, 经过放大处理, 即可在示波屏上显示这些缺陷。超声波检测方法适用于各类板材、管材、锻件、铸件等钢结构的检测。这种检测方法成本较低、检测周期短并且效率高, 超声波检测所用仪器小, 操作方便, 能够对缺陷进行精确的定位, 然而这种方法的检测结果不利于长期保存, 难以形成历史档案, 较多的依赖于检测员的经验, 客观性稍差。

2. 4渗透检测技术

渗透检测技术是将被检查对象的表面用含有荧光或着色的液体进行渗透, 在毛细现象的作用下, 液体可以渗透到表面开口的缺陷中。当把表面多余的液体去除并对工件进行干燥处理, 再对被检查工件表面施加显像剂。同样在毛细现象作用下, 显像剂将吸附缺陷中的渗透液。使用光照后, 缺陷中的渗透液会被显示, 从而达到检验缺陷的目的。这种方法适用于非多口的钢结构表面缺陷, 其使用方法简单、操作灵活、检测灵敏度高并且结果直观, 但是这种方法只能用于表面开口的缺陷检测, 对于被检测对象的光洁度要求高, 当被检测对象表面有涂料、铁锈和氧化皮等材料覆盖缺陷时, 容易形成漏检, 这这种检测方法成本较高, 对检测员视力要求也比较高。

3钢结构的焊缝检测案例分析

焊缝是钢结构构件中一种常见的连接方式, 是钢结构安全的重要环节, 一般来说, 焊缝质量决定了钢结构的整体工程质量。焊缝缺陷分为表面( 近表面) 缺陷和内部缺陷,常见的表面缺陷( 近表面缺陷) 有: 表面气孔、咬边、烧穿和未焊满等; 常见的内部缺陷有夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等。焊缝的无损检测技术可以在不损伤被测材料的前提下, 检测焊缝表面或内部缺陷。常见的焊缝无损检测技术有射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤和渗透探伤等。

有射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤和渗透探伤等。目前我国无损检测在建筑业上的应用, 除非是特别重要的构件, 一般不用射线探伤。一般来说, 厚度8mm 以上的板材, 和曲率半径不大的管材的对接焊缝多采用超声波探伤。8mm 以下的板材和曲率半径较大的管材的对接焊缝多采用磁粉探伤和渗透探伤。角焊缝大都采用磁粉探伤和渗透探伤。对于厚度在4mm-8mm 范围内的钢板对接焊缝, 使用磁粉探伤和渗透探伤都只能探到表面和近表面的缺陷。只能单面探伤的焊缝内部缺陷很难检测。普通超声仪探头能探测到的最小厚度为8mm, 因此对于这一厚度范围的钢板或管材, 检测焊缝内部缺陷必须结合工程实际情况研制专门的超声仪探头, 才能进行探伤检测。

进行搭接节点相贯线焊缝检测时, 对于被搭接管覆盖的焊缝, 在搭接管安装完成后, 则无法检测到, 在搭接管和被搭接管以及主管交界处, 其焊缝根部若出现缺陷很难使用超声波方法进行缺陷的检测。对于这些问题, 如果母材管壁厚度小于8mm, 则可使用磁粉检测, 然而磁粉检测却难以检测到焊缝缺陷的内部缺陷。对于母材管壁厚度大于8mm 的焊缝, 规范规定了对有疑义的焊缝可进行射线检测,但射线检测的可操作性比超声波检测麻烦很多, 特别对于在高空现场施工完成的焊缝, 射线检测很难实现。当钢结构设计焊缝质量等级达不到射线探伤标准时, 规范仅仅只对这些焊缝表面成型做出了规定, 而没有对其射线探伤做出明确的规定。国内到现在还没有专门的针对建筑钢结构的无损检测验收规范, 这是一个很麻烦的问题。国标GB5020522001 钢结构工程施工质量验收规范中有关于无损检测方面的内容, 但是还其内容还不够完全, 无法涵盖现今在有的钢结构焊缝类型, 并且其主要内容是参照压力容器检验标准制定的, 而压力容器检验标准用在建筑钢结构方面相对而言是过于严格了。

4结语

钢结构在工业农业中的重要地位逐渐显现出来, 成为国民经济中的重要组成部分。钢结构安全关系到人民生命财产的安全, 无损检测技术能够对钢结构的缺陷进行判断与评估, 是保证钢结构安全的重要手段之一。本文对钢结构中几种常用无损检测方法进行了较为系统的总结分析,并以焊缝无损检测技术作为案例进行了说明。当今科学技术飞速发展, 新的无损检测方法不断涌现, 相信随着社会进步, 新的钢结构无损检测方法必将出现。本文仅对现有钢结构无损检测的常见方法进行了分析总结, 该问题的研究仍然有着广大的空间。

参考文献

[ 1] 任吉林, 林俊明, 高春法. 电磁检测[ M] . 北京: 机械工业出版社,2007.

[ 2] 何祚镛, 赵玉芳. 声学理论基础[ M ] . 北京: 国防工业出版社,2008.

[ 3] 邹斌. 建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用[ J ] . 江西建材,2009.

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