分析公路桥梁钢结构无损检测技术应用

樊裕林

中铁九局集团工程检测试验有限公司 辽宁沈阳 110025

1 钢结构桥的常见缺陷及现行检测方法

钢结构桥梁病害多为荷载反复作用下导致的疲劳裂纹。所有的钢结构桥在焊缝处都会有些缺陷和瑕疵，在桥梁服役承受荷载时，这些缺陷往往会导致裂纹的产生。裂纹病害大体分为2类：①主要构件连接部位在主应力循环作用下引发的疲劳裂纹；②构造细节在缺陷处因受到外荷载或振动引发面外变形而导致的裂纹。在钢结构桥梁中，无论是正交异性钢桥面板，还是钢桁架桥梁或是其他形式的钢结构桥梁构造，裂纹控制和检测都是一个无法回避的重点难题。因此在建成的钢结构桥梁中，亟需对裂纹进行检测以便定制出科学合理的维修方案。目前，我国的钢结构桥仍没有自己的无损检测规范。借鉴锅炉压力容器的标准，适用性仍需探讨。钢桥面板裂纹的现场检测多采用目视检测、磁粉检测、渗透检测，但这些方法仅能够测量浅层裂纹，有明显的局限性。常用的无损检测方法有超声波探伤法、射线照相法、涡流检测法等，可在一定程度上实现钢桥内部缺陷的检测。近年来有一些新的无损检测技术得到长足的发展和应用，如声发射探伤法。

2 公路桥梁钢结构无损检测技术应用

2.1 超声波检测

超声波检测一般用于焊缝、型材、锻件和铸件，不适用于在形状方面过于奇怪复杂和表面较粗糙的工件。在应用超声波检测时，我们主要注意的是焊缝中是否有裂缝和气孔夹渣等缺陷。另外也会观察焊缝中是否存在着未焊透、未融合类似的情况。

2.2 X射线检测

X射线检测一般用于焊缝、铸件，它不适用于型材和锻件。我们应用X射线时候，检测缺陷主要包括未焊透情况和气孔夹渣等。在射线检测中，根据射线的放射源不同，检测仪器能够检测的深度也不同，利用X射线进行探测可以确定缺陷的位置，大小尺寸以及种类。

2.3 钢结构焊缝射线无损检测法

射线无损检测技术借助射线发射仪器或者放射性同位素作为射线发出源，在射线接触到待检测焊缝时，射线将出现不同程度的衰减，由于待检测焊缝及母材存在厚度差，射线采集胶片上记录了不同的射线强度值，射线强度以不同数量的光子表现，将胶片拿到暗室内处理后，根据胶片上不同暗度的影像情况，对焊缝缺陷做出定性判定。同其他焊缝检测技术相比，射线检测结果识别精度及效率最高，可以及时输出缺陷图像信息； 可以将不同位置的焊缝射线检测结果保留在胶片上，便于检测数据的长期保存。但是，射线检测在具体的焊缝检测中也存在一些缺陷，首先，射线检测技术的成本较高，必须借助高频率射线发射仪，且还必须提供胶片等耗材； 此外，射线焊缝检测在平板对接焊缝的检测中精度较低，若射线投射放线与焊缝缺陷相互垂直时，将无法检测；最后，使用射线检测存在较高的安全隐患，一旦控制不当，将对检测人员造成损害，检测长期置身在射线污染环境中，很容易诱发癌变。

2.4 涡流检测

涡流检测与射线、超声、磁粉、渗透一起构成了无损检测的五种常用方法。其基本原理是基于电磁感应现象的。适用于导电材料，故该方法可用于钢桥的检测。当导体（被测结构）处在变化的磁场或者相对于磁场有相对运动时，导体中有感应电流产生。当结构内部有缺陷（裂纹、气泡、夹渣等）会影响导体的涡流的变化。所以涡流的大小、分布形态、磁导率等物理量都与包含了材料的许多重要的信息。涡流检测的优点：①特别适用于薄、细导电材料。对于粗厚材料只能用于表面和近表面的检测（原因主要在于交变电流通过导体的“集肤效应”）；②不需要耦合剂可非接触检测，易实现自动化；③检测速度快；④可用于高温检测；⑤可用于小零件和截面形状复杂的异性材料的检测。涡流检测的局限：①涡流检测的对象必须是导电材料，且只适用于表面缺陷的检测，不适用于金属深层缺陷的检测；②激励频率高时金属表面涡流密度大，激励频率低则涡流深度增加，单表面涡流密度下降，故探伤深度与表面伤检测灵敏度相互矛盾；③穿过式线圈检测时，所获得的信息是被检构件一段长度上的各种影响因素的累积效果，而无法测得损伤具体位置；④至今仍无法实现定量检测。

3 结语

随着钢结构桥在我国的广泛应用，无损检测在钢结构桥梁中有着很大的应用前景。本文介绍了超声检测、射线检测和涡流检测三种常用对钢结构桥梁缺陷进行检测的方法，这些方法可对缺陷性质做出比磁粉检测、渗透检测更为精准的检测，各有优缺点。声发射作为新兴技术，有着上述方法都不具有的实时监测、受结构几何形状影响较小的优点。本文总结了近年来声发射技术的在裂纹定位与疲劳寿命预测的研究与进展，虽然声发射技术经常被应用于航天、压力容器领域中，但在钢结构桥梁中的应用及其规范标准的建立则有待进一步的发展。