无损检测技术在建筑钢结构中应用与实施策略

杨兴垒

（福建省永正工程质量检测有限公司 350012）

1 无损检测的概念

无损检测就是在不损坏构件完整性的条件下，来检测构件一些物理性能和组织状态，建筑行业内多应用于检查钢结构焊缝的表面和内部的各种缺陷，简称为无损探伤。常用的无损检测的方法有很多，包括：超声波、射线、磁粉、渗透以及近年来慢慢成熟的TOFD(超声衍射时差技术）。超声波无损检测和射线检测是最常见的检测方法。

2 无损检测技术的原理

超声波无损检测就是捕捉超声波在材料传播时遇到不连续后反射回来的波，然后通过数据分析，分析检测物里存在的缺陷和几何特征测量的检测。

磁粉无损检测技术主要是铁磁性材料被磁化后，由于不连续的存在，导致磁力线的局部畸变，当不连续靠近近表面时，形成漏磁粉场，然后通过吸聚磁粉，然后通过合适的光照条件下，显示出不连续。

射线无损检测就是通过射线可以穿透物质和在物质中有衰减的特性，然后通过胶片或其它介质进行记录的检测方法。

渗透检测的原理是利用毛线现象使用强渗透性能的渗透剂渗入表面有开口的缺陷，然后清洗表面多余的渗透剂，再用显像剂的毛细作用吸附出缺陷中的渗透剂。

TOFD 检测主要利用超声波在固体中声速最快的纵波在缺陷端部产生衍射的能量进行检测的，通过一收一发两个探头进行缺陷检测。

3 无损检测技术在建筑钢结构行业中的应用

建筑钢结构中需要借助无损检测的一般是原材和大量的焊缝。其中焊缝的质量控制是一个钢结构工程质量的重点。原材检测一般借助于超声波检测，焊缝就需要根据不同的设计要求使用不同的无损检测方法。

3.1 超声波检测技术：

超声波检测由于超声波的无害型，以及超声波探伤仪器的便于携带性，在建筑钢结构中大量使用。它可以检测钢板原材的质量，但更多应用于钢结构焊缝的检测。因为其对于线性缺陷较敏感，所以对焊缝中的裂纹检出率极高。同时也能够精确的检测中焊缝中的气孔、夹渣、未焊透和未熔合。超声波检测对于检测人员的依赖较大，要求检测人员操作和工艺的正确选择要求较高，还需要检测人员能够结合构件的特点和焊接方法对缺陷进行判断。对于一般的厂房钢柱、钢梁焊缝；高层建筑的钢框架柱、钢框架梁焊缝；大型场馆的桁架结构和网架结构的焊缝；管道的连接焊缝中；桥梁钢结构的焊缝，超声波检测都是常见和必要的控制焊缝质量的检测手段。

3.2 射线检测技术：

射线检测对于体积型缺陷比较敏感，对夹渣、气孔、未焊透和未熔合等缺馅，能够直观得体现在胶片上。但是射线检测设备笨重、操作复杂、射线本身具有辐射、再加上其检测速度慢，严重影响了射线检测在建筑钢结构广泛使用。多用于桥梁重要焊缝的检测和管道对接焊缝的检测。在建筑钢结构中射线检测和超声波检测能在一定程度上进行互补和验证。

3.3 磁粉探伤技术：

磁铁探伤对钢铁材料的工件里的表面检测的灵敏度是非常高的，对于缺陷的检测成果是非常有效的，还能够直接检测出缺陷的位置和大小和分布的情况，磁粉探伤检测的设备是非常简单的，操作也是很方便。但是磁粉检测的灵敏度与磁化方向和缺陷的方向有很大关系，正确选择磁化的方法对检测结果有着的影响。

在建筑钢结构上常用于检测楼板钢筋与钢柱的连接焊缝、H 型钢角焊缝和桥梁钢箱梁的U 肋的焊缝。对焊缝的近表面质量控制具有很好的效果。

3.4 渗透检测技术：

渗透液的原理，决定了渗透检测不适用结构疏松的粉末冶金工件和一些多孔性的材料。渗透检测操作的步骤是非常的繁琐，所以在检测时候会产生一定的误差。这个技术对检测人员的工作要求是非常高的，需要有很深的工作经验。加上其只能检测开口的缺陷，不能检测带漆的构件，需要打磨，但是打磨过程中又有可能封堵缺陷的开口，选择正确的打磨工具和打磨方法也很关键。一般用在磁粉检测不好开展的小巧且只对表面有要求的焊缝和非铁磁性材料上。

5、TOFD 检测技术：

TOFD 技术由于设备昂贵，操作复杂，检测近表面测量精度不高，在建筑钢结构中很少使用。

4 无损检测技术在建筑钢结构行业中的实施策略

对不同材料、不同设计要求的构件的检测方法也是不一样的，要找到不同的方案来进行无损检测。因为这些检测都存在一定的优点和缺点，所以在有需要的情况下，可以采用混合的检测方式并用，做到精益求精。

4.1 同一构件中检测的互补：

在同一构件中，对于对接全熔透焊缝的检测一般采用超声波或者射线进行焊缝的内部质量检测。在一些角焊缝或者部分熔透焊缝中，焊缝的近表面质量更为关键，所以一般选择磁粉检测或者渗透检测。

4.2 同一焊缝中检测的互补：

对同一焊缝检测的互补。在射线检测拍出的片子中只能确定缺陷的水平方向位置，对缺陷的垂直方向即深度无法确定。在射线确定出缺陷时可以用超声波检测确定缺陷的深度。这样就能够便于焊工对缺陷进行定位，方便焊缝的返修工作。同样对于确定要返修的焊缝，在焊工对焊缝进行缺陷处理完毕后，一般要对处理过的焊缝使用磁粉或者渗透来确保缺陷已经被处理彻底，然后再进行焊缝的补焊。这样能够避免出现缺陷未处理彻底然后进行射线检测或者超声检测时在同一位置又检测出缺陷。对于返修后的焊缝应再采用磁粉和渗透来检测焊缝表面，检测是否存在因返修而造成表面的开裂。最后再通过超声波或者射线来检测最终返修的焊缝的质量。

4.3 检测的互相印证

超声波检测对于所发现的缺陷的定性现阶段还非常困难，极其考验检测人员的综合素质。超声波检测焊缝时，焊缝的特殊的外观形状会影响缺陷的判断，在这种情况下，就可以借助射线检测的直观性来验证这些有疑议的缺陷的性质。

5 结语

随着科学技术的不断发展，各种无损检测的仪器越来越智能化，仪器设备越来越小型化，操作越来越简便化，让无损检测技术对人员的依赖程度慢慢减少。各种无损检测的特点不断放大，它们之间的互补作用越来越明显。TOFD 技术慢慢成熟，使其代替射线检测成为可能 ，让TOFD 技术在建筑钢结构的应用提供了条件。正确选择本文中介绍的这五种检测方法，对于提高建筑钢结构焊接质量具有重要意义。