常规钢结构焊缝探伤无损检测方法概述及未来展望

杨文卓，胡 峰，冯俊雄，王嘉晨，党军雷

（1.西安石油大学，陕西 西安 710300；2.渭南市检验检测研究院，陕西 渭南 714000）

1 概论

近年以来，常规钢结构的无损检测技术取得了较大的发展，例如目视检测，超声波检测，磁粉检测，射线检测，渗透检测，涡轮技术等都在无损检测方面有着具体的应用。分析总结这几类常见方法，对于企业在技术选型，控制成本等方面都具有重要的意义。

2 几种常见无伤检测方法介绍

2.1 目视检验

目视检测技术，即技术人员直接目测或使用内窥镜目测钢结构表面及内部结构的方法。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[1]。这种技术在航空航天领域的使用尤其广泛，对技术人员素质要求较高，且需要技术人员有相关技术资格认证。其中内窥镜的使用是对内部焊接质量检测的重要器材。视频内视镜也叫孔探仪，利用了先进的视频技术，突破了传统的一人观察，在光纤信号的帮助下，结构内部视频可以传接到监视器上让多人观看，也可以实现一人佩戴液晶眼镜观看。在无线通信技术的帮助下，可以将视频信号上传到指挥中心，便于多人远程进行工程指导，同时可以对检验过程的记录进行有效保存。

目视检验技术的优点主要在于不需要过多的仪器设备、检验成本较低、可以多人远程指导、操作简单等优点。局限性在于内窥镜对被检钢结构口径大小有所要求、检测员技术要求较高、人工检测具有主观性易出现误差等。与此同时，无损检测技术部分起源于医疗行业射线及涡流探伤方面的检测，前者应用X射线、y射线即可检测是否存在缺陷；后者能对机体、结构部件，以及螺栓孔等表面情况加以检测，比如：表面有无裂纹、腐蚀、导电材料缺陷等情况，建议合理使用涡流探伤检测技术进行维修，以此充分发挥出该项检测技术的最大应用价值[2]。

2.2 超声波检测

焊接中比较常见偏析问题、夹杂问题对焊接质量的影响非常大，而且会降低接头力学方面的性能、钢结构稳定性。与此同时，氮化物、氧化物及硫化物等，均会致使焊缝硬度增加，这时塑性及韧性下降，产生层状撕裂现象，而这也是钢结构质量受到威胁的基本原因，直接关系到工程的整体质量和安全问题[3]。针对此类问题，利用超声波无伤检测会带来较大便利。超声波无伤检测技术是指在检测时，利用超声波技术对材料的内部结构进行检测。利用声波特性，当声波从一个截面接触到另一个截面时，会在接触点形成不同的声波反射。尤其在传播过程中遇到的材料缺陷，超声波会转化为脉冲波。设备会对最终反射的脉冲加以分析，能准确的分析出材料存在的缺陷及缺陷位置与大小。随着超声波技术的不断研究和应用，超声波技术在工业探伤上的使用作用越发重要。

超声波检测技术相比于目测技术，更好的避免了由于检测人员失误而产生的检测误差，大大提高了工作效率，而且利用互联网大数据和计算机技术，能对材料缺陷做出较为综合的评价，且直观的显示出缺陷的形状和大小，有助于检测人员对提出更为准确的检测报告。同时射线检测的底片也易于保存，对工程检测溯源会有直接帮助。但其也存在一定局限性，无法对缺陷埋藏深度进行定位。同时检测厚度有限，底片需专门送洗。并且对人身体有一定伤害，成本较高[4]。

2.3 磁粉检测

磁粉检测是利用磁粉为介质，利用磁粉的分布，并加以观察。主要使用方法是磁性材料的产品部件被磁化后，让其表面与磁粉均匀接触，利用其不连续性存在的原理，使得产品部件的表面发生局部畸变而产生漏磁场。通过目视的方式，在合适光照下会形成可见的磁痕，从而显现其不连续性的位置。同时磁粉检验也可以检测缺陷的大小、形状和严重程度。科技发达国家很重视磁粉检测设备的开发，因为只有先进的检测设备，才能给磁粉检测带来成功的应用[5]。

磁粉检测主要应用于铁磁性材料近表面和表面缺陷检测，能够准确将材料存在缺陷的形状、位置、尺寸、破损等级直观显示出来，再加上灵敏度高，即使是微米级的缺陷也能够被检测出来，对于后续问题处理有积极作用。再者，该检测方法操作简单，成本低廉，检测速度快、重复性高，可有效提升作业效率，保证信息数据获取准确性[6]。

2.4 射线检测

目前，X射线检测技术在现实无损检测中已经广泛利用，其多样性的检测方法可以对不同种类的检测提供多样的方法。同时多样的检测技术还有不同的优缺点，使得其难以无法完全替代。其中射线胶片照相技术在焊缝质检方面的使用最为常见。其检测第一步是向被检工件发射均匀的X射线，待射线穿过工件后使得另一侧的胶片感光，得到成像；第二步将胶片影像与工件内部结构影相对应；最后在特殊灯光下分析两种两种成像不同之处，分析是否存在缺陷，并得出缺陷数量、类型、大小、位置等数据从而达到对焊接质量的检测目的。射线检测技术具有稳定、可靠等诸多优点，在焊接无损检测技术中广泛使用，铝、不锈钢薄壁管焊缝可使用射线实时成像检测方法代替射线拍片法，达到高效、绿色、环保的目标，也为检测铸件提供方法、依据[7]。

然而，X射线检测技术也存在很大局限性。由于X射线本身的特点，X射线本身分布均匀且有较强的穿透性，使得其很容易穿过一些微小缝隙，所以检测结果会收到一定影响。此外，由于受到射线自身因素的影响，射线检测技术不能检测到钢板分层的问题[8]。

2.5 渗透检测

渗透检测技术是将荧光染色剂均匀的涂在工件表面，染色剂渗透进入工件缺陷的缝隙。在除去表面多余的染色剂后，利用显像剂会对缺陷的缝隙发生显现作用从而直观的观察到工件表面的缺陷问题。渗透检测一般在5℃～50℃的温度范围内进行，在此范围外，特别是在低温情况下，工件表面存在污垢，渗透检测灵敏度降低，容易造成漏检。喷罐喷射压力也受影响，故低温环境适用性差[9]。

渗透检测与其他焊接检测技术相比，操作更为便捷。在具体焊接检测过程中，在焊接部位涂抹一定的渗透液，随后根据渗透的方式进行焊接部位渗透性、密度等分析，根据结果综合评估焊接质量。但是，在渗透检测技术应用过程中，极易受到外部条件的干扰。当一些外部环境出现明显变化后，渗透检测工作就难以顺利进行，检测结果也与实际存在较大差异。在特定的检测场景与条件下，渗透检测技术具有灵活性与便捷性[10]。

2.6 涡轮技术

涡流检测技术利用电磁感应原理。通过测定被检工件内感生涡流的变化来发现缺陷的无损检测。其通常用作工件表面或近表面的检测。

涡轮检测技术对导电工件对表面缺陷检测灵敏度很高。其主要优点包括应用范围广、无需耦合剂、能反应有关裂纹深度的信息供技术检测人员加以参考。同时其关键缺点是检测效率较低，通常此种检测方法不会单独使用。

3 未来展望

随着国家工业体系的日益完备，人民对美好生活的期望也不断提高，对现实基础建设工作的需求也越来越大。焊接作为现代社会必不可少的一项技术，其质量检测地位举足轻重。但在目前互联网时代，焊缝的检测方法还主要需依托人工的检测及监察。而人工检测费事费力，同时人这一复杂的个体会对质检造成无法避免的误差。如果在一些国家重要工程，如西气东输，石油工业管道等出现焊缝故障，其造成的后果无法估量。

对现行的检测技术加以改进，减少人工的使用，推进互联网+智能检测设备的使用，能够最大程度的减少由于质量检测疏漏造成的重大安全事故。例如目前有相关研究人员提出的焊接缺陷自动提取与检测，建立与X射线上的自动检测技术可以初步自动检测出缺陷并报警，有效的提高了质检效率。但是实验目前也停留在初期，并未有突破性的进展。随着智能化，自动化技术的不断发展，无损检测技术也将取得更好的发展。