浅析建筑钢结构材料检测的技术

肖玮

【摘要】钢结构是我国目前建筑工程中应用最为广泛的结构形式，合理正确的检测方法是控制钢结构工程施工质量的保障手段，客观准确的钢结构检测数据和结论是工程质量评定的重要依据。本文详细介绍钢结构材料各个检测项目的检测方法，同时展望钢结构检测工作的发展前景。

【关键词】钢结构材料；检测；

0、前言

随着我国城乡建设事业的快速发展，高强度、高性能建筑结构用钢的大量生产，钢结构在厂房、展馆、桥梁、住宅等工程中的应用越来越多，建筑工程的质量也越来越受到人们的重视，建筑材料质量从根本上决定了建筑工程的质量，因而钢结构工程检测技术逐渐成为一个热门领域而受到广泛重视。继而促进了钢结构检测领域的长足发展，与其相关的专业机构（包括检测所、第三方检测公司、检测中心等）不断成立和发展成熟，使得建筑钢结构的检测技术进一步科学和规范化，对保障钢结构工程的质量起到支撑作用。近年来，无损检测技术不断发展，钢结构各单项检测技术也获得了新的提升，实现了单项检测发展和整体检测一体化。

1、钢结构检测

钢结构检测的内容包括钢结构材料检测、钢结构连接检测和钢结构性能检测等三个大部分8个主要项目。其中刚才的强度检测、防腐涂层厚度检测等属于钢结构材料检测；钢构件焊缝质量检测、高强度螺栓的扭矩检测等属于钢构件连接检测；而钢柱、钢梁截面尺寸检测，钢柱垂直度检测，钢梁挠度检测，钢结构外观质量检测等则属于钢结构性能检测。

1.1钢材强度检测

钢材强度是建筑钢材的基本性能，是钢结构材料检测的一个重要项目。目前钢结构材料的强度检测主要有三种方法。一是取样拉伸法，在试验机下按照标准方法直接测试材料的屈服强度、抗拉强度以及伸长率等的技术指标；二是表面强度法，根据钢材硬度与强度的关系，通过测试钢材硬度，推算钢材的强度；三是化学分析法，通过化学分析测量钢材中有关元素的含量，根据化学成分与钢材强度的关系计算出钢材强度。

1.2钢构件防腐涂层厚度检测

钢结构在潮湿、存水和酸碱盐腐蚀性环境中容易生锈，锈蚀导致钢材截面削弱，承载力下降。在钢结构鉴定中，防腐涂层的好与坏以及涂层的厚度是一个重要参数，因此测定防腐涂层厚度是钢结构检测中一个重要项目。

涂层厚度测定一般用磁性测厚仪测定，目前国内外均有此类产品。国产涂层磁性测厚仪用天津市材料试验机厂的产品，名称是QCC-A型磁性测厚仪。用磁性测厚仪时，要调好仪器，使其具有正常工作性能。首先要确定测量范围，第一档为0～50μm，第二档为0～500μm。测量时，用探头接触被测涂层。测定时首先要清除涂层表面灰尘和油污，以防影响精度。测试时根据涂层具体情况确定，首先通過仪器确定有无涂层，因在长期环境作用下涂层损伤直至消失涂层，涂层消失与否是涂层的重要参数。因为有无残留涂层是结构锈蚀程度一个重要界限，也是永久性评估的重要界限。

1.3钢构件焊缝质量检测

焊接连接在钢结构工程中应用最广，出的事故也最多。焊缝质量好与坏，很大程度上影响了钢结构质量的好与坏。有缺陷的焊缝主要有裂纹、气孔、夹渣、未熔透、虚焊、咬边、弧坑等。

焊缝质量的检查，可使用超声探伤仪或射线探测仪检测。对焊缝的内部缺陷进行探伤前应先进行外观质量检查。焊缝表面质量的检验可目测或用10倍放大镜，当存在疑义时，采用磁粉或渗透擦伤。焊缝的外形尺寸一般用焊缝检验尺测量。焊缝检验尺由主尺、多用尺和高度标尺构成，可用于测量焊接母材的坡口角度、间隙、错位、焊缝高度、焊缝宽度和角焊缝高度。

1.4高强度螺栓的扭矩检测

高强度螺栓扭矩有两种检测方法：第一种是紧扣法。紧扣法检查就是当高强度螺栓终拧之后先要在螺母垫圈上面画出一条非常细小的直线，之后使用检查扳手沿着高强度螺栓拧紧的方向来拧紧螺母，这个时候读出螺母刚刚转动时候的扭矩值，这个数值就是这个高强度螺栓连接副本身的实际扭矩值。这个扭矩值的大小在正负百分之十的范围之内就为合格。第二种是松扣法。松扣法检查是先在高强度螺栓的螺杆端面与螺母上面画出一条直线，之后把螺母拧松到大约六十度。然后再用扭矩扳手重新把高强度螺栓拧紧这个时候让两线重合测出这个时候的扭矩就是该螺栓的实际扭矩了。这个扭矩值的大小在检查扭矩值的正负百分之十的范围之内就判断为合格产品。

1.5钢柱、钢梁截面尺寸检测

由于加工的精确程度以及断面锈蚀的影响，钢结构断面厚度经常有些变化。特别是锈蚀会使钢结构截面减薄，承载能力下降，这些变化对结构安全度影响是很大的。因此，测定钢结构截面厚度是非常重要的一项任务。

目前，测定钢结构截面厚度有两种工具，一种是游标卡尺，另外一种是测厚仪测。下面简单介绍用超声波数字测厚仪测定截面厚度的方法：采用超声波脉冲反射法。超声波从一种均匀介质传播到另一种均匀介质时，分界面上会发生声的反射，从探头发射的超声波，经过延迟块而进入被测件，超声波到达分界面时，而被反射回来，又通过延迟块被接收探头接收，测出发射脉冲到接收脉冲之间的时间，扣除延迟块时间，根据声速、时间、距离三者关系，求出被测件的厚度。即仪器显示的厚度值。如1.2～100mm的仪器显示值为20.88，即20.88mm，其精确度为0.01mm。

1.6钢柱垂直度检测

传统的钢柱垂直度检测方法是先在施工操作面上放样出柱网的纵横轴线，再利用两台经纬仪从两个近似互相垂直的方向对一根钢柱进行测量，这种方法投入的测量人员多，人员操作时间长。新的垂直度测量方法是利用免棱镜全站仪的免棱镜测距性能，测量钢柱立面某些特定点的三维坐标，测量值传递到便携计算机，程序根据钢柱的几何形状，间接计算出钢柱的中心偏移量以及钢柱的扭转偏差值，同时可以得出钢柱的标高偏差值。

1.7钢梁挠度检测

钢结构屋架跨度一般都比较大，长达几十米，测量挠度比较困难，必须用很大的力把钢丝拉紧，而且钢丝要求具有一定的抗拉强度。测量时关键要把握住钢丝拉直，使测量数值准确。同时，最好有竣工记录，原钢屋架在施工后有否反拱或挠度值。这两个值确定之后才能确定屋架在荷载作用下的应力挠度值。当然往往由于施工安装时就有反拱，使用后仍然有后拱，测出来的挠度值是负挠度，因此，测定数值一定标明正负值。

测定挠度时最好确定固定点，即一般在跨中确定测点。如倾仪果测定时拉钢丝中间遇有障碍。如角钢、电线等，此时必须在两端垫支点，以使钢丝拉直。垫支点时，测量出的挠度值必须减去两支点高度的平均值，才‘是实际挠度值。同时为了确保跨度端点的固定位置，两端要有专人掌握端点固定位置并标出端点与实际屋架端点的距离，以求出实际的测量挠度时的跨度值。

1.8钢结构外观质量检测

钢结构的外观质量检测通常也称表面缺陷检测，利用的是出现最早、应用最广的磁粉探伤无损检测方法。将铁磁性材料的粉末撒在工件上，在有漏磁场的位置磁粉就被吸附，从而形成显示缺陷形状的磁痕，能比较直观地检出缺陷。磁粉一般用工业纯的铁或氧化铁制成，通常用四氧化三铁制成细微颗粒的粉末作为磁粉。

磁粉探伤分为干法和湿法两种。干法是直接将磁粉撒在被测工件的表面。通常灵敏度较低，主要用在不允许与水或油接触，或者温度较高的工件上。湿法是将磁粉悬浮于液体中形成磁悬液喷洒于被测工件表面，这时磁粉借助液体流动性较好的特点，能够比较容易地向微弱的漏磁场移动，因此湿法的检测灵敏度要比干法高很多。

2、结语

总之，钢结构材料的质量以及钢结构连接的质量关于到整个建筑工程的最终质量。必须掌握正确的检测方法，科学仔细地检测到每一个材料项目，严格把好质量关，才能确保整个建筑工程的质量及安全，使钢结构在国家建设中发挥更大的作用。