无损检测技术在钢结构检测的应用探讨

2020-03-10杨文大

广东建材 2020年1期

杨文大

（广东省建筑材料研究院）

0 引言

在钢筋结构的检测中，既要保证不破坏建筑各个部件，又能确保各个检测项目结果准确，并精确指出钢结构部件中被损坏或者出现缺陷的位置，能做到两全其美的，只有选择无损检测技术。无损检测技术的优点是不会对被检测物体造成任何破坏，且成本低、检测结果比较精确。在钢筋结构检测中的应用，是一项重大的技术突破，在应用的过程中，很多细节问题作出进一步讨论和分析。

1 无损检测技术内涵

无损检测技术，即在保证不对被检测对象造成任何损伤的情况下，利用对象材料的内部结构发生异常或者缺陷等问题后，对声、光、热以及电磁等发生反应的变化，来检测对象表面或者内部的问题，同时，对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、以及变化体征做出准确判断和客观评价。保证各类产品质量、确保产品使用安全、改进制造工艺、降低生产成本是无损检测技术的主要目的。钢结构出现问题的地方主要集中在焊接环节上，焊接质量直接影响着建筑工程的整体质量和安全性[1]。地震、钢结构的竖向支撑失去平衡等，都是威胁钢结构安全性的主要原因。利用无损检测技术对钢结构内部缺陷进行检测，能够及时确认检测结果，采取补救措施，以保证工程建筑的安全性。

2 无损检测技术的主要检测形式及其原理

2.1 射线检测

射线检测技术的原理，是利用了射线在穿透检测物体时，强度逐渐减弱，以此来判断被检测物体是否存在缺陷。具体过程是，当射线穿过被检测对象时，将观光胶片放置在适当的位置，接收射线信息，再经过暗室处理，得出物体厚度变化情况以及内部缺陷情况的直观图像，根据图像显示的缺陷位置、大小以及数量等，对缺陷进行客观评价[2]。电子成像技术可以直接将钢结构内部问题或者焊接缺陷直观的显示出来，无论是位置、大小、分布情况、数量等细节，都以图像的方式清晰明了的展示出来，且可以长期保存，方便日后检验。射线检测技术最显著的缺点就是会对人体造成伤害，检测成本相对较高，速度比较慢。

图1 射线检测原理

2.2 超声波检测

超声波检测技术利用了超声波在介质中传播的性质来判断被检测物体内部的缺陷。在建筑钢结构的检测中，利用超声波在钢结构部件中的传播与部件缺陷位置产生的相互作用进行检测。声波发出后，遇到障碍物，其传播方向或者其他特征发生变化，接收设备将变化后的声波接收，检测人员可以通过接收到信息进行判断和分析。0.5MHz～5MHz 的频率范围是超声检测技术常用的频率，声波检测类型为A 型脉冲反射法。这种技术的优点是可以在较短时间内检测出结构部件内部的裂纹、焊接缺陷或未熔合等问题，成本较低，一起方便携带，但是这种检测方式对钢结构焊接面的粗糙程度有一定的要求，普适性并不高。

图2 超声波检测原理

2.3 磁粉检测

被检测物体具有铁磁性，这类材料在磁化后，内部会产生强烈的磁感应。当被检测物体内部所组成的材质出现不连续性的情况时，磁力线会随着不连续的材质发生变化，磁力线透出材料，在周围形成漏磁场。磁粉会在磁力线的作用下，重新堆积于材料表面或近表面。该检测技术的灵敏度比较高，成本相对较低，但是只能对表面或者近表面的缺陷进行检测，且要求检测物体必须具有铁磁性，因此具有一定的局限性。

2.4 渗透检测

在被检测部件表面涂抹含有荧光材料或染色材料的渗透液体，液体通过表面开口渗入到内部，最终渗满整个缺陷；将表面的渗透液清除，涂抹显像剂，利用其吸引作用，将缺陷内的渗透液吸回，再利用紫外线或者白光进行照射，可以显示出内部缺陷的形状和大小。该技术的优势是装置比较简单，容易操作，对缺陷或问题的显现比较明显[3]。但是该技术在运用之后，需要对结构部件内部进行清理，很多检测人员往往忽略了这一点，另外，如果是一些比较小的问题，利用渗透技术是无法精确判断的。

3 无损检测技术在钢结构检测工作中的应用

3.1 外观检查

外观检查主要通过目测的方式对钢结构的焊接情况和工艺进行评价，外观检查是质量检测基础中的基础，只有进行了目视检测过程，后续的检测工序才会进行下去。比如，经过目测或者直接测量的方式，对钢结构的尺寸以及形状做初步判断，一旦发现不合格的外观缺陷，首先要进行打磨或者修整，然后在进行更加深入的仪器检测。

3.2 射线探伤

内部体积型问题的检测，利用射线技术进行检测效果比较好，比如对疏松、气孔等问题的检测，另外，还可以对未悍透、充分融合、有裂纹等问题进行探测。常用的射线主要有中子射线、X 射线等，使用最广泛的是X 射线。常见的检测设备为X 射线探伤机，其核心零件是X射线管，射线管电压≤450kv，可检测的钢结构厚度范围大约为80mm，如果以加速器辅助射线源时，可检测的厚度范围大约是600mm，检测结果通过二位图像直观展现。

3.3 超声检测

超声波探头与被检测钢结构部件的表面接触后，探头向部件发射超声波，同时接受反射而来的声波，将声波转化为电信号，传输给仪器实现进一步处理，然后根据超声波在内部结构中传播速度以及时间的改变，判断钢结构缺陷的位置。一般而言，部件内部缺陷越大，声波反射面就越大，因此，可以根据反射能量来判断缺陷的大小。在检测工作中常用的探伤波形主要有纵波、横波、表面波等，纵波与横波适用于钢结构内部缺陷的探测，表面波适用于表面缺陷的探测[4]。在钢结构检测中，常用的波形是横波与纵波，因为表面波对不见表面条件有一定的要求，因此，钢结构不太适用。

3.4 磁粉探伤

建筑钢结构运用磁粉检测是比较科学的，因为钢结构是铁磁性的材料。磁粉探伤检测程序一般分为7 步：①预处理；②磁化；③施加磁粉或者磁悬液；④对磁痕进行观察并记录；⑤对缺陷进行评价；⑥退磁处理；⑦后处理。其中磁化过程是比较关键的一个环节，这是利用磁场与磁力线的物理原理对钢结构内部缺陷进行检测的基础。

3.5 渗透检测

渗透检测技术能否发挥效用，取决于渗透液的渗透力，而渗透力与液体表面张力、液体与钢结构部件表面之间湿润角的大小以及渗透液粘度等因素有关。在进行检测时，其检测效果还与钢结构表面的毛细现象有关，钢结构表面相对来说是比较光滑清洁的，将渗透力比较强的液体涂抹于表面，如果内部有缺陷，液体会随着表面裂纹渗透进内部；将渗透液清洗后，涂抹上显示液，就可以掌握内部缺陷问题。