无损检测技术在桥梁钢结构行业中的应用

郑宏伟　韩跃辉

[摘要]随着城市建设加速升级以及钢结构桥梁设计的进一步优化，钢结构桥梁越来越多的被应用，但近些年，桥梁安全形势依然严峻，桥梁发生的事故让人们对桥梁钢结构的检测倍加重视。无损检测技术有其独有的优点，也存在着一些局限性，如何最佳的使用无损检测技术需要进一步的研究与实践。

[關键词]无损检测；桥梁钢结构；应用

随着城市化建设的加快，城市人们的交通环境变得拥挤起来，由此，桥梁不仅仅是用于两岸间的连接，而被更多的用于城市公路交通。而对于公路交通来说，桥梁的负载量与使用率都很大，其安全稳定情况直接关系到了人们的人身安全。钢结构桥梁由于其出众的稳定性，在桥梁建设中被广泛的应用，但桥梁面对着超常载荷、偶发载荷等的作用，并且还要经受天气、自然灾害等考验，加上人为因素的损害，这些都会导致桥梁承载能力和耐久性降低，甚至影响运营安全。因此，研究钢结构桥梁的稳定性与检测技术，具有很强的现实意义。

一、钢结构桥梁的检测内容

桥梁检测或是保养维修的主要对象是桥梁及有关联的各部结构及各构件结构的裂缝、变形、位移等损坏，它是衡量桥梁建设的重要工作，尤其是检测环节是桥梁养护与管理的前提，是选择养护维修对策，进行项目工序的重要依据，更是确保桥梁建筑安全稳定使用的前提，是人们生命财产安全的保证。

对桥梁进行检测的内容，不同的桥体结构内容也不相同。一般来讲要检测的内容有以下几点：一是检查钢结构桥梁构件表面是否完好，查看漆面涂层有没有起皮、剥落或钢结构表面是否有锈斑等。其中尤其要注意，在阴暗面、积尘较多、有积水的地方有没有出现锈蚀。若出现锈蚀较严重的情况，则需要进一步的测量实际剩余结构的钢板厚度。二是进一步检查构件有没有硬弯、扭曲、穿孔、材料爆皮或开裂等损害。尤其要检测承受反复应力或是张力的构件连接处或杆板接口处、焊接点的端部等重点部位。三是检查钢结构杆件的平直度，当承重杆的弯曲矢度在大于杆件长度1%。或是拉杆的弯曲矢度大于杆件长度的五百分之一时，需要注意承重杆件弯曲对桥体结构的影响。四是检查铆钉等小型零件是否有松动或是锈蚀的情况。检查高强度螺栓是否完好、有无松动等情况，尤其要持续关注这些零件的使用情况。

二、桥梁钢结构无损检测技术

无损检测技术即非破坏性检测，要求在不破坏检测对象原来的状态、属性的前提下，检测得到物体的物理、化学情报所采用的检查方法。无损检测技术不但要保证产品质量、使用安全，还要节省检测成本，得到可靠数据。一般方法有以下几种：

1.磁粉检测

磁粉检测技术（MT技术）是利用被磁化后的铁磁性材料，在被检对象上产生磁力线，如果钢结构存在缺陷，磁力线就会发生局部扭曲，进而产生漏磁场，漏磁场吸附缺陷上的磁粉，可见钢结构表面的磁痕，从而可以确定钢结构存在缺陷。

2.渗透检测

渗透检测（PT技术）是在被检结构的表面施加含有荧光材料的渗透液，渗透液经构件的孔隙的渗透，进入表面开口的缺陷中，经祛除多余渗透液并干燥后，在被检工件表面施加显像剂，在合适的光照下，缺陷中的渗透液被显像显示，从而达到检测缺陷的效果。渗透检测对被检对象的表面光洁度要求较高，而且适用于构件有开裂、凹陷等情况，造成漏检的可能性大。

3.涡流检测

涡流检测（ET技术）是利用金属材料在交变磁场的作用产生的涡流，在导体中产生感应电流，该电流产生电磁场与初级磁场相叠加，进而使检测线圈中电流发生变化，根据涡流的分布和大小检测出线圈中电流变化，进而检测出构件缺陷的部位。该检测方法对形状规则的材料的检测比较准确且迅速，但对于结构复杂的构件不适合，容易产生错误。

4.射线检测

射线检测（RT技术）是利用射线机或放射性同位素作为放射源产生射线，射线如果被吸收和衰减，说明被检测结构存在着厚度差，在吸收了不等数量的光子后，经过暗室处理后，可以得到构件缺陷影像。

5.常规超声波检测

机械波（UT技术）的原理与射线检测类似，是利用频率大于20000MHz的超声波，根据波传播时，介质振动的纵波和横波的不同反映，通过部分反射回来的超声波，经过仪器的处理，记录构件上的缺陷位置。超声波检测根据方式不同，可以利用反射的时差，又可分为超声波衍射时差检测技术。根据探头晶片反映的声场叠加干涉，可以分为超声阵列换能检测。

三、钢结构桥梁无损检测技术的应用

桥梁钢结构中焊接接头是钢结构安全的重要一环。对于焊接接头的质量，是决定桥梁钢结构的整体工程质量的关键。钢结构焊接接头的焊接过程的误差控制要做到非常严格，而焊接过程中由于人为操作不当、构件组装偏差等造成的结构应力等一些因素，会造成钢结构构件出现缺陷。桥梁钢结构焊接接头的常见缺陷有咬边、表面气孔、表面裂纹、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等。

在对这种缺陷进行无损检测的方法，如超声波检测技术在桥梁钢结构中主要用来检测翼缘板、腹板、底板对接焊接接头和部分T型焊接接头等部位：射线检测的对象主要为翼缘板、腹板和底板对接焊接接头，其中翼缘板对接焊接接头的质量最为关键。超声波检测技术和射线检测技术一般用来检测焊接接头的内部缺陷，并对缺陷进行定性、定位和定量，对于超标缺陷应进行返修，返修后还应进行复检。磁粉检测、渗透检测和涡流检测是在外观检查、超声波检测和射线检测结束之后进行，一般用于检测焊接接头的表面及近表面缺陷，发现超标缺陷也应进行返修，返修后复检。

四、未来的主流无损检测技术探讨

无损检测技术在国家经济建设中将发挥重要的作用，尤其是在大型工程项目上与建筑结构的维护中尤其重要。无损检测不但能避免建筑物的损害，还能够节约大量的人力物力。而在对新技术的研究与使用上，我国与国际先进技术上还有差距，一些技术的使用尚未成熟，造成了技术与资源上的浪费。无损技术的发展势必会结合自动化与智能化，形成无人的、实时的监测与检测技术，提升建筑结构的维修与保养效率。同时，在对于小型构件与复杂的构件，无损技术也在逐渐的发挥其灵活的优势，今后还需要在抗干扰与自动识别方面多做研究，提高其检测的准确性与及时率。未来对于射线与超声波检测技术的结合是发展的重点方向，尤其是TOFD（超声波衍射时差检测技术）和相控阵技术可以提供可靠和精确的结果，并且数据分析容易，是一种可靠的桥梁焊缝无损检测技术，将会在钢结构桥梁结构验收中广泛应用，如何因地制宜的用好该项技术，是未来研究的重点。

五、结语

本文以无损技术的介绍为主线，对于钢结构桥体无损检测做了讨论，对于未来的无损检测应用领域做了展望。在技术高速发展的今天，每一项技术都不是万能的，因此，做好桥体的建设与后期的监控十分重要，一些技术要因地制宜的选择，要充分考虑到造成构件损害的内外因素，适当的选择检测方法，实现检测数据与实地调研的有效结合，进而准确的选择养护方案。同时，做好设计、建筑施工与养护人才队伍建设也非常重要，对于新技术的应用与研究，需要多方人才的配合与联系，加强人才队伍的培养与专业技术的培训，以适应新技术的应用要求。对于不同检测条件下的检测结果的分析和对更多实际情况的分析方面，还需要进行大量的工作，需要专家学者不断的研究与探讨。