浅析钢结构无损检测技术应用

浅析钢结构无损检测技术应用

发表时间：2018-11-20T16:58:04.160Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：曾国贞

[导读] 超声波检测技术因其在不损害被检对象用途和功能的前提下，完成材料和工件的检测。

深圳市港嘉工程检测有限公司 518126

摘要：在钢结构中，由于钢材自身及焊接中常存在一些缺陷，必须对其进行缺陷检测或探伤检测。超声波检测技术因其在不损害被检对象用途和功能的前提下，完成材料和工件的检测。

关键词：建筑钢结构；无损检测技术；应用

无损检测就是在不损害被检对象用途和功能的前提下，为探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分测量几何特征，而对材料和工件进行的检测。显然，缺陷检测或探伤是无损检测的最重要方面。常规的无损检测方法有；涡流检测、磁粉检测、射线检测和超声检测，其中以超声检测的应用最为广泛。

一、概述

钢结构，顾名思义，是以钢材为主要原料进行生产、加工而成的结构类型，是当今建筑领域十分重要的建筑类型之一。钢结构的建筑类型，以其钢材质所特有的轻便、高强度、抗变形等特征，得到建筑行业的普遍认可，并越来越广泛的应用到各项建筑项目中。钢结构建筑在一个国家的使用率成为了国家经济发展水平的标志之一，拥有越多的钢结构设施，则说明该国家经济、科技水平相对越高。而在我国，随着2008年奥运会主会场“鸟巢”这一钢结构建筑的建成，钢结构建筑更是成为了为人们所十分追捧的建筑类型之一。

常见的钢结构检测技术共有三种，依次为模拟实验技术、破坏性实验技术及无损检测技术。模拟检测实验技术即通过对钢结构产品的仿真模拟进行检测的过程。即检测过程中，通过一系列的模拟手段，制造出与实际钢结构及其相似的实验模型，同时，另模拟出实验模型所处的现实环境及可能遭受的压力等破坏。以该方式对实验模型进行检测，通过对模型性能的测定确定被测钢结构建筑的性能好坏。模拟实验是一类可信度较高的实验方法，由于所模拟的实验模型及实验环境真实、直观，故检测结果争议性小。但是，由于模拟实验检测周期长，检测技术难度较高，故该检测技术具有明显的实用性缺陷。

破坏性实验技术与无损检测技术二者是相互对应的两种检测技术方式。其中，破坏性实验，即需要通过对待测钢结构工件进行一定破坏以测定其性能的方式。破坏性实验所得到的检测结果真实、直观，可信度高，但是由于实验采取抽样检测的方式，故无法实现对全部产品的整体检测，实验效果不甚全面。

无损检测技术，与破坏性实验相反，是通过不对待测产品造成任何损伤的办法对钢结构工件实施质量检测的技术手法。通过无损检测后的工件可较为明确的获悉其质量水平，是否损伤，损伤部位，等等。同时，工件的物质状态、各方面性质均不会受到破坏。无损检测技术内容丰富，检测效率高，检测内容覆盖面广，结果可信度高，是目前应用十分广泛的一项钢结构检测方式。

二、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。

三、钢结构缺陷的类型及原因

钢结构是由钢材组成的一种承重结构。它的完成通常要经过设计、加工、制作和安装等阶段。由于技术和人为的原因，钢结构缺陷在所难免，因此有必要对地铁构架焊缝的常见缺陷进行分析和研究。围绕以下几种常见的焊接缺陷，如气孔、夹渣、未熔合、未焊透、裂纹

等，进行了分析：

3.1缺陷形成原因分析

3.1.1气孔

气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝中所形成的空穴。其可能是从熔池外吸入，也可能是焊接冶金过程中反应生成。气孔的存在减少了焊缝的有效截面，使焊缝疏松并降低了接头的强度和塑性，引起泄漏及冷裂纹。

3.1.2夹渣

在金属焊缝中，局部空间充满着非金属物质，即夹渣。一般焊缝中的夹渣分为点状夹渣、线状夹渣和体积型夹渣。

3.1.3未熔合和未焊透

焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷，称为未熔合，在焊缝边缘近热影响区部位易发生。未焊透一般出现在焊缝根部和多层焊缝中间，而以根部边缘未焊透危害最大。未熔合是一种面积型缺陷，其危害仅次于裂纹；未焊透减少了焊缝的有效截面，使接头强度下降，同时引起应力集中，并严重降低焊缝的疲劳强度，成为裂纹源，是造成焊缝破坏的重要原因。

3.1.4裂纹

裂纹是焊接中危险性最大的缺陷，可能造成焊缝应力集中，并在使用中不断扩大，从而导致焊缝全部破裂。若焊接过程中起弧或熄弧不当，应力则会在弧坑集中，从而产生弧坑裂纹。

钢结构作为主要的结构形式具有诸多优点被广泛应用于现代建筑结构，因此其安全性也越来越得到工业界的重视，而目前对钢结构表面缺陷和内部缺陷能够准确评估与判断的较好方法是无损检测技术。限于篇幅，本文仅系统总结了钢结构无损检测技术中几种常用方法，并对这些方法进行比较。而随着科学技术的不断进步，必然出现操作更加便捷的、结果更加准确直观的钢结构无损检测方法，这方面的研究仍具有远大前景。

参考文献

[1] 林涛．钢结构无损检测中的超声探伤技术应用 2015.2

[2] 杜海星．钢结构无损检测技术研究 2011.9

[3] 陈水龙．对钢结构无损检测技术的分析 2016.3

[4] 朱超，曹洪吉.钢结构材料检测与管理 2014.3