目视检测在钢结构焊接质量检验中的重要性

2020-01-01姜炜

无损检测 2020年11期

姜炜

(上海市市政公路工程检测有限公司，上海 201108)

钢结构因具有传统土木结构所不具备的独特优势而迅猛发展，所涉及的不同类型的建筑物也越来越多，例如桥梁、高层、体育场馆等。

焊接是钢结构构件连接的重要工艺，焊接质量的好坏将直接影响钢结构的强度，使用安全性等。钢结构的焊接质量可通过不同的无损检测方法来检验[1]，例如超声检测与射线检测可检测焊缝的内部缺陷，磁粉检测、渗透检测和目视检测用来检测焊缝表面及近表面缺陷，文章主要叙述目视检测在钢结构焊质量接检验应用中的重要性。

1 目视检测的现状

国内钢结构高层建筑的主要代表有深圳的国际贸易大厦、帝王大厦；上海的虹桥国贸中心大厦、浦东的金茂大厦、环球金融中心大厦、上海中心大厦等。

1.1 钢结构行业标准

国家建设部为了适应国内的建筑发展需要出台了钢结构行业发展的焊接和验收标准，例如GB 50661-2011 《钢结构焊接规范》和GB 50205-2001 《钢结构工程施工质量验收规范》,以及一系列与之相对应的检测实施标准。

标准GB 50661-2011及GB 50205-2001都有参考AWS(美国焊接协会)标准的内容，相应地采纳了一些技术要求。例如GB 50661-2011标准根据焊缝的受力状态，把构件分为动载和静载；又根据受力大小，把构件分为低级、中级、重级工作制。这些都与AWS焊缝等级相呼应。

在GB 50661-2011标准中，对静载焊缝的外观质量检测的技术要求列在表8.2.1，把焊接余高和错边验收的技术要求列在表8.2.2；而把受动载焊缝的外观质量检测的技术要求列在表8.3.1，把焊缝外观尺寸验收的技术要求列在表8.3.2。

在GB 50205-2001焊接质量验收规范中，也分别在不同的章节里对零部件的外观尺寸、钻孔的尺寸、构件变形量,不同类型焊缝的余高、焊宽、焊脚长度、凹陷、错位、咬边等都做了明细的技术规定。

在GB 50205-2001标准的第5.2.6条款中，明确指出焊缝表面不得有裂纹、焊廇等缺陷；一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷；且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。显然,标准对检测对象做了明确规定，并且在标准的附录A中对各等级焊缝的外观质量标准、对接焊缝及全熔透焊缝组合焊缝尺寸的允许偏差、部分焊透组合焊缝和角焊缝外形尺寸允许偏差都做出了具体的技术参数要求。

注意,在从事钢结构检测工作的机构的入门规定中，没有对目视检测提出资质要求。由于对这一项没有做强行规定，目前钢结构行业中不重视目视检测或错误地理解目视检测，这对提高国内钢结构行业的整体质量水平，提升钢结构制作工艺在国际上的地位都是不利的。

1.2 目视检测的地位

在对焊缝进行检测时，目视检测往往被检测人员忽略，可能是因为最后验收时，没有提交目视检测报告的要求。更有一些人认为超声检测前已对表面进行了检查，其实这是错误的观点。超声检测前的表面检查，只涉及到表面是否存在影响超声探头移动的障碍物，不涉及一些焊接缺陷和尺寸的要求。GB 50661-2011和GB 50205-2001对目视检测的相关规定为，首先用目视或放大镜进行观察，当怀疑有裂纹状缺陷时，再采用磁粉检测或渗透检测做表面检测，来帮助确认表面缺陷。而国内几乎所有的钢结构焊缝检测都没有专门要求做目视检测，也不要求出具目视检测报告。近年来，随着与外商的业务往来，发现在对目视检测上的认识上，国内外同行的重视程度还是有差异的。

2 目视检测的重要意义

钢结构焊接中产生很多的质量问题，可以利用目视检测进行监控和分析。

2.1 国际上的正确做法

国际上的正确做法就是要求在进行超声检测或射线检测前，进行外观目视检测，只有当检测全部合格后，再进行超声检测或射线检测。

焊接人员和检测人员都需持证上岗，并且焊接人员从开始工作就处于无损检测人员的质量监控之中，从电焊条的领取记录、烘箱温度检查记录、焊接工地电焊条的保管到焊接前由检测人员对焊工资质核对、焊接坡口角度检查、根部间隙检查、电焊条规格检查，焊接过程中检测焊接保护气体的流量、焊接电流大小、层间温度测试等，每一层焊接完成后都要仔细检查焊渣是否清除干净才能进行下一道工序。焊接后检查焊缝是否磨平和抛光，是否有焊疤痕迹，最后冷却到室温再进行其他无损检测。

在整个核岛建造和设备安装过程中，焊接质量控制都是在检测人员的目视监控下完成的，对于该类重大的工程建设，目视检测对于每一个环节的重要性更是不言而喻。

2.2 目视检测宏观缺陷的意义

根据研究证明[2]，如果金属材料表面不形成疲劳裂纹，那么从理论上讲，这些材料的使用寿命是无限的。

正常的机加工开孔、开槽或截面突变部位，也是航空零部件或重要的受力件容易产生失效的部位，这些部位是使用表面检测方法进行质量检测的重点部位。

一些焊接表面上看似不起眼的小问题，例如焊接错位、变形、咬边、焊接余高过高等，它与质量是息息相关的。焊接错位将引起焊接工件的实际连接厚度减薄，造成焊接强度的减弱；焊接变形造成焊接拼装困难或受力方向复杂；焊接咬边的存在相当于在焊缝边缘存在一个裂纹开口，久而久之会造成焊缝开裂破损；焊接余高过高是造成焊接应力集中的根源，这就是核电站管道所有焊缝必须磨平并抛光的原因。

另外，焊接坡口的角度过小，在焊接过程中焊枪无法正确摆动，易造成未熔合或夹渣等缺陷；根部间隙过小易造成未焊透；焊接电流和电压过大易产生咬边缺陷，焊接电流过小又会造成层间未熔合或坡口未熔合等缺陷。

在进行焊接质量工艺评定时，有时会遇到这样的情况，对试板做超声和射线检测都未发现缺陷，但强度试验却失败了，这可能与没有严格按照焊接工艺进行焊接有关，如焊接电流过大，使得材料的晶粒粗大；或材料偏脆，造成材料的焊接强度减弱。

钢结构焊接质量控制是一个系统工程，焊前的目视监测和过程跟踪与焊后的无损检测都非常重要，应对每一个过程和环节都给予充分的重视。