大跨度空间建筑钢结构无损检测质量控制分析

2021-12-24李文乔朱震宇

绿色环保建材 2021年8期

李文乔朱震宇

湖北神龙工程测试技术有限公司

1 引言

无损检测在应用的过程中不会对零部件造成损伤，并且能获得精准的检测结果。在应用无损检测的过程中，能直观地体现构件表面、内部以及各个试件的性质。随着大跨度空间建筑钢结构的发展，无损检测技术得到广泛应用。在检测的过程中需要根据钢结构的基本性质，采用正确的检测方法，并对检测质量进行有效控制。

2 大跨度空间建筑钢结构发展现状和技术特征

2.1 发展现状

21世纪以来，在国家的大力支持和市场需求的助力下，我国的钢结构获得了迅猛发展，一跃成为建筑领域的“朝阳产业”，市场中出现了多种多样的钢结构，大跨度空间建筑钢结构就是其中最具代表性的一种。但是在发展的过程中，相关的技术人员较为短缺，工程质量无法得到控制，导致钢结构工程中频繁出现质量问题，增加安全事故发生的概率，对施工人员的人身安全造成损害。

2.2 技术特征

第一，钢材等级较高。建筑工程获得空前的发展，施工标准不断优化，现阶段在施工中100m的钢结构得到充分应用。我国的超限审查委员会对大跨度空间建筑钢结构的审查工作进行明确的规定，在施工时应该使用高级别的材料，确保符合施工的强度指标。

第二，结构样式丰富。大跨度空间建筑钢结构的样式较为多样化，并且逐渐向排列组合的模式发展。比如，水立方运用多面钢架结构、广州国际会展中心采用张弦桁架结构、北京鸟巢采用空间桁架结构。与此同时，钢结构中融入了仿生的理念，使大跨度空间建筑钢结构的节点更加得丰富多彩，比如铸钢节点。

第三，施工难度大，要求高。钢结构的截面呈现多样化的特点，种类丰富、各具特点。在大型工程施工的过程中，其中包含着数以万计的钢构件，并且每个构件的长短和尺寸不一，在应用弯矩构件时还需要进行实验工作。因为操作模式较为烦琐，所以无形中就加大了施工的难度，增加质量隐患的风险。

3 无损检测方法概述和重要性

3.1 发展概述

无损检测技术主要指在损坏试件的基础上，借助物理或者化学方法，以及先进的科学设备，对试件的表面和内部进行检测。无损检测技术主要探究未知的缺陷，能对破坏性检测进行有效补充。针对大跨度空间建筑钢结构的检测技术大部分都是由国外引进的，最初的检测工作是检验深圳发展中心的大厦。那时应用射线技术进行检测工作，借助超声波检测焊接处是否存在细缝。随着钢结构的推广，检测技术也越来越丰富。但是大跨度空间建筑钢结构无损检测技术仍旧存在一定的疏漏，应结合实际情况进行优化。

3.2 重要性

钢结构的安全性和可靠性与设计有着密切的联系，它的质量则与原材料、加工模式和制作情况有着直接联系。利用无损检测技术能对工件和原料进行100%的检测，并且成本支出较少。

4 大跨度空间建筑钢结构无损检测质量控制探究

4.1 无损检测质量控制技术

4.1.1 直接检查

在对大跨度空间建筑钢结构进行无损检测工作时，最简单的方法就是进行直接检查。主要是对钢结构的表面情况进行探究，判断其表面是否存在问题，这种方法能在较短时间探测表面存在的缺陷。直接检查的要求较低，但是操作人员需要具备充足的工作经验，并且能熟练地综合应用各项技术。在检查的过程中遇到突发状况，能够及时地应对。这是一项较为基础的检查技术。

4.1.2 渗透检测

液体渗透检测是根据毛细现象探究固体表面是否存在缺口的检测模式。把渗透液利用毛细管渗透到试件表面的缺口中，使用清洁剂清除表面附着的渗透液，把显像液喷洒在检查的位置，在毛细管的助力下，缺陷中的渗透液就会逐渐显现出来。渗透检测的一般步骤为：进行预处理、喷洒渗透液、清除表面的试液、进行干燥处理、显示缺陷、处理。检测的基本方法为：综合应用着色和荧光检测技术。这项检测技术能探究试件表面的缺陷问题，比如疏松、裂纹、冷隔等，并在塑料、陶瓷、焊接件、铸件、机加工件以及铁磁性锻件中得到广泛的应用。在对大跨度空间建筑钢结构进行检测时，能对锻件、焊接件以及奥氏体不锈钢表面开口缺陷进行检测。这项技术在质量控制方面较为容易，它的主要优点为，能较为直接地实现检测的结果，操作较为容易。渗透检测的灵敏度较高，能检测出开口在1μm的裂缝。它的主要缺点为，只能检测出表面的问题，表面的孔隙和背景情况会对最终的检测结果造成干扰，存在污染试件的概率。

4.1.3 射线检测

射线照相检测是在被检测试件中投入射线，结合吸收情况明确被检测试件内部的缺陷情况。因为试件各个部分的密度存在一定差异并且厚度不尽相同，或者在不同的成分也会导致吸收存在差异，零件的不同位置会吸收不同的射线。在探究射线吸入的情况时，可以使用专用底片成像射线吸收的不同影像进行鉴别工作。以底片上的影像为基准，能明确缺陷的分布情况、大小以及形状。这项检测技术能对大跨度空间建筑钢结构的体积缺陷进行探究，检测是否存在疏松、气孔的情况，里面是否有杂质。同时也能检测钢结构是否存在熔合或者未焊接透彻的情况。在工业检测中应用的主要射线为中子、X和γ射线。其中X射线的应用最为频繁，利用探伤机进行检测工作，它的电压最高为450kV，可以检测的厚度在75mm左右，把加速器作为射源时能够检测的厚度在550mm左右。它的主要优点为，能直观地检测内部的缺陷，并且不易受到外界因素的干扰。主要局限是图像为二维成像的模式，前后图像处于重叠的状态。被检测裂缝与射线的夹角不能超过10°，否则将无法获得准确的结果。这项技术在运用时会对人体造成一定的伤害，所以技术人员应进行妥善保护。

4.1.4 超声波检测

超声波检测技术在大跨度空间建筑钢结构中具有广泛应用。如果钢结构存在缺陷，那么就会导致材料处于不连续的状态，这种缺陷会导致阻碍的不一致性问题。以反射定理为基础进行探究，超声波在不同声阻介质的交互处会出现反射的情况，反射回来的超声波的能量值与阻抗的差异情况和界面情况有着直接的联系。比如，钢结构中存在一定的缺陷，因为有它的存在，就导致缺陷和钢结构之间形成一个交界面，发射出去的超声波遇到这个界面，就会出现反射的问题，而反射回来的能量会被探头再次接收。这时显示屏就会呈现出一个反射波，这个位置就是存在缺陷的地方。不同的缺陷具备不同的形状和高度，对它们进行剖析就能掌握缺陷的性质。这项技术能检测较厚的试件，能对缺陷进行定位，并且设备较为轻便能随时进行检测工作。它的缺点为如果试件的结构较为复杂可能对检测的结果造成影响。

4.1.5 磁粉检测

磁粉检测主要利用缺陷位置磁粉和漏磁场的相互作用而，明确钢结构表面和近表面的磁导率之间的差异，经过磁化处理后试件的磁场会发生畸变的情况，从而在表面出现漏磁场的情况，磁粉就在缺陷的位置形成齿痕。利用阳光进行照射，就能显现出缺陷的形状和位置，对磁粉的堆积情况进行探究，就能达到探伤的目的。磁粉检测技术在钢结构检测中得到广泛的应用，提升整体的可行性。这项技术的优势为检测结果较为直观，设备体积较小，操作较为简单。主要的缺陷为部分试件被检测后会出现退磁的问题[1]。

4.2 无损检测质量控制措施

4.2.1 超声探伤检测技术的质控措施

第一，去除焊接余高。在钢结构焊接的表面，两个焊趾间会存在余高，需要进行磨平，这样不仅能提升检测的效果，还能避免漏检的情况。应该减少焊缝表面的反射波，这样就能有效地检测出表面和近表面的缺陷。第二，探测材料缺陷。在对焊缝进行检测时，不需要对表面的余高进行处理，但是如果无法判定，仍需要进行操作，提高检测的精准度。首先，应该提升检测设备的精准度，随着脉冲的增加，缺陷的检测效果会更加明显。其次，为检测人员提供专业的培训，牢牢掌握反射波的特征。最后，选择合适的探头，它的轮廓反射波较小，能提升检测的效果。第三，选择适宜的检测方法。主要有直射声束法和斜射声束法这两种。技术人员应结合实际情况选择适宜的方法。

4.2.2 磁粉检测技术的质控措施

第一，选择适宜的设备。在选择磁粉检测设备时要对质量进行严格把关，并对检测对象的特点、尺寸以及形态进行充分的探究，这样能提升整体的灵敏度。与此同时，在选择试片的时候，要保障其满足规范的要求，同时要进行实验工作。第二，加强质量控制工作。在应用磁粉检测技术时，因为检测效果较为明显，所以在近表面检测工作中得到广泛的应用。要想保障工作的顺利开展，就应该建立严格的规范制度，确定需要检测的区间范围，提高检测的质量考核标准，为检测人员的工作提供助力。第三，完善人员管理工作。在应用磁铁检测技术时对大跨度空间建筑钢结构表面的光滑度有较高的要求，检测人员应该总结以往的工作经验和成果。完善人员管理的模式，提升他们的操作水平，优化职业素养，提高他们的责任心，使其全身心地投入到检测工作中。

4.2.3 射线检测技术的质控措施

第一，抽查工艺卡。应该采取抽查工作，操作的步骤为填写检测信息、审查数据以及编制方案等，判断检测技术是否满足大跨度空间建筑钢结构的要求。在操作的过程中要对工艺卡进行重点保护，避免发生破损的情况。第二，选择透照方法。在选择的时候，要选择适宜的射线。其中X射线的应用价值最高，不仅能对缺陷进行精准定位，又能对缺陷进行分析，并且不会造成不良情况。同时要选择适宜的工艺类型。要结合胶片的光感情况，明确试件内部的情况[2]。第三，规范检测的流程。要对射线处理和底片拍片进行重点把控，应严格按照操作程序进行检测，不能过于依赖个人经验。在处理底片的时候，需要结合条件调节温度和时间。在判定底片的时候，要保障工作人员具备完备的从业资质。各项操作完成后，相关的责任人应当进行统一签字。

4.2.4 渗透检测技术的质控措施

第一，科学选择渗透剂。渗透的时间不能低于10分钟，此外应该结合大跨度空间建筑钢结构的情况、材质、缺陷情况进行调整。完成检测工作后，如果数据不精准，可以适当延长使用的时间。第二，使用显像剂。它主要用来覆盖底色，使用前应该轻轻摇晃，使其处于均匀的状态。如果表面渗透液渗透得较少，可以适当减少显像剂的用量。反之则需要进行增加。此外，要准确把控使用显像剂的时间，避免影响最终的检测结果。