无损检测技术在建筑钢结构工程质量控制中的应用

卢永源

（广东粤盛检测技术有限公司，广东 佛山 528000）

无损检测技术应用中重点是利用建筑材料内部结构异常或者缺陷引起的对光、电、磁、热、声等反应的变化，结合原位测试对建筑材料内部的构架或表面存在的缺陷进行确定。除此之外，对缺陷的尺寸，形状，数量类型等作出系列判断，进而对建筑钢结构工程整体质量作出评估的重要指标。该技术目前被广泛应用到行业发展中，起到了重要的质量监测作用。文章将其应用与建筑钢结构工程质量控制中，以技术内容介绍以及原理进行初步分析，对建筑钢结构工程质量控制技术应用进行讲解，以期为建筑工程质量安全提供技术支持。

1 钢结构于建筑工程作用

建筑工程建设过程中，钢结构作为重要组成部分，对于建筑工程质量以及结构稳定性有重要影响。

1.1 确定建筑层数

城市在开展经济建设过程中高层建筑数量增多，钢结构工程组件应用增多，如何对建筑内部大空间结构进行分割，实现建筑整体的结构稳定性是目前建筑设计需要重点考虑问题。大进深以及大开间的建筑空间结构需要利用钢量以及结构自重协调满足，通过钢量以及结构自动协调有效实现建筑配筋、强度、厚度选择，保证建筑层数与钢结构质量满足建筑工程发展需求。

1.2 确定钢结构变形限值

钢结构具有延性以及抗震性对建筑工程质量起到重要影响，在工程建设中通常需要对钢结构变形限制进行确定，防止钢结构对剪力墙的破坏同时降低钢结构对柱截面压力影响，钢结构钢柱截面型包含H型，方管柱以及圆柱，前者施工设计较为方便，但钢消耗较大，方管柱同样具有较高的施工难度，因此在工程建设中需要依据工程具体情况选择钢柱截面形式。

2 无损检测技术内容及原理

无损检测技术中包含多种技术内容，例如超声波检测，射线检测，渗透检测，涡流检测，磁粉检测，全息检测等，不同情况下，利用不同的检测技术，可有效满足对钢结构内部情况了解，全面掌握建筑钢结构工程质量情况。

2.1 超声波检测

原理分析：超声波检测作为无损检测技术的重要内容之一，主要利用＞20000MHz机械波进行钢结构检测，检测过程中依据波动传播时介质的振动方向以及传播方向的不同将检测中超声波分为表面波，板波，横波，纵波，常见的钢结构检验中主要利用横波以及纵波进行检验，超声波对钢结构内部检验中若遇到异面介质，例如夹渣以及气孔，这种情况下声波会进行反射，反射到仪器内部处理对钢结构内部缺陷进行了解，同时对检测材料的硬度，厚度，流量，残余应力以及晶粒度进行掌握。应用对象：该技术通常被用来检测焊缝，棒材、管材、板材以及锻件、铸件和复合材料的检验（如图1），尤其是厚度较大的工件。优缺点：该检测技术的优势主要为灵敏度高，且操作简单，检测速度快，而且成本较低对人体健康影响小等。但技术同时具有一定局限性，局限性主要体现在可塑性差，缺乏精准性，受到人为因素以及材质规格等影响，易出现监测结果误差大情况。

图1 超声波无损检测

2.2 射线检测

原理分析：射线检测被广泛应用到焊缝内部缺陷检查中，技术应用中主要利用X射线以及γ射线结构照射，并且通过焊接接头穿射成像对焊接部件进行检测。利用射线对被讲对象检验中通过射线吸收以及衰减进而对射线到达情况进行胶片记录，不同位置对射线吸收情况不同，在技术处理后呈现在底片上，以此对结构内部的缺陷影响进行判断。常见的射线检测方法以荧光屏观察法、照相机观察法为主，除此之外还有电力法以及工业电视监察法。应用对象：该技术适用于厚度较小部件检查，如果检测工件厚度＞80mm，需利用加速器展开检测。优缺点：应用优势主要体现在有直观的检测结果，并且可以准确定量定性，检测结果保持时间长，便于溯源。但是由于技术应用中成本较高，而且具有较长周期，因此并不适用于角焊缝以及上述超声波检测适用范围。

2.3 渗透检测

原理分析：该技术主要利用有色染料以及荧光染料的强渗透性特点对工件内部缺陷以及痕迹进行检测，技术又被称之为着色探伤或者荧光探伤检测。在检测过程中需先将液体涂抹被检测对象表面，通过液体的高渗透性逐渐从表面开口的缺陷中进入，而后利用清除剂对渗透过多的渗液进行清除，利用显像剂对存在缺陷位置进行显像，这样对工件内部缺陷可有效掌握。技术应用全过程通过准备染料、染料渗透、多余染料去除、工件干燥、缺陷显像、检验和后处理等部分。应用对象：该技术多用于非多孔状物体表面开口缺陷检测（如图2）。优缺点：在检测过程中使用的设备较为简单，方便，具有较高的灵敏度，可以通过检验结果直观地观察工件缺陷。但是该种检验方法仅适用于表面发生开口缺陷工件检验，而且在检验过程中需保证部件表面高度光洁，若工件表面存在铁锈等杂质，易造成漏检情况出现。

图2 铸钢件渗透无损探伤

2.4 涡流检测

原理分析：技术应用过程中利用电磁感应原理，对工件材料表面以及近表面把缺陷进行检测。除了可以对工件的缺陷进行检测外，同时还可以对被检测材料的磁导率热处理状况以及电导率和硬度进行检查。检查中可依据检查需求，利用涡流电导仪，涡流测厚仪以及涡流探伤仪等多种技术开展检验。应用对象：适用于导电材料的检测，若被检测材料不具有导电特性，技术无法应用；除此之外被检测工件内部结构应简单，否则不适用。优缺点分析：涡流检测技术可以快速完成检测，具有自动化特点。但是技术与电磁检测为主，因此对不导电材料无法使用。

2.5 磁粉检测

原理分析：该检测技术与涡流检测技术具有一定相似性，主要利用强磁场中对铁磁性材料进行表面磁粉吸附情况为依据的缺陷检测方法，若工件存在缺陷其表面的磁力会发生变化，对磁粉的吸附程度存在不同。利用光照检查磁痕可有效对其存在缺陷位置，大小进行判定。应用范围：该技术主要被应用于磁铁性材料缺陷检验中（如图3）。例如铸钢件，钢管，钢板等材料。优缺点：磁粉检测过程中使用的设备较为轻便，而且操作简单，对于检验缺陷灵敏度较高，可直观反映工件缺陷位置，检测结果较准确。但是该技术应用同样具有局限性，例如检测人员视力，工作环境，部件规格以及性质等，这些均需要较高要求。

图3 磁粉无损检测射线拍片

2.6 全息检测

原理分析：该技术基于激光，X光以及声学全息照相探测技术对工件的缺陷进行立体呈现。准确地对钢结构负责内部的缺陷，内置大小情况掌握，使技术人员对钢结构焊缝有更加精准判断。由于全息检测的成本较高，费用较大，因此目前建筑钢结构质量管理中应用较少。而相关技术实践中逐渐将全息检测作为建筑钢结构焊缝无损检测前沿技术。

3 无损检测技术质量控制作用

3.1 材料质量保证

建筑钢结构质量控制管理中利用无损检测可有效实现建筑材料质量，安全保障。对原材料的质量以及紧固件质量科学检测，实现材料拼接，焊接满足建筑工程需求。在技术应用过程中，严格按照技术应用标准对工件缺陷进行检查，保证工件在应用过程中其质量合格性，延长工件使用寿命，实现工程整体部分性能良好，防止由于部件质量造成钢结构内部空间缺陷引发工程质量问题。建筑钢结构无损检测过程中，需要以原材料检测为初始，通过初始原材料检测，逐渐过渡到构件焊接拼装检测，通过逐步检测保证钢结构建筑中各部件质量完好，防止建筑钢结构长期应用出现安全事故。

3.2 制造工艺改进

无损检测技术在建筑钢结构工程质量控制中可以对部件内部缺陷以及构件安装焊缝缺陷进行检测，通过检测结果可以为技术人员提供工艺优化思路。在施工过程中可以依据钢结构工程需求制作预备工艺，简单来讲，则是在正式施工前制作施工试制品，利用无损检测技术对试制品进行检验，通过对试制品检验结果分析制造工件的整体质量。针对检验中质量合格工件给予正式制作，若无损检验技术中发现试制品存在一定缺陷，需对导致缺陷发生原因分析并且完善制作工艺。以焊接钢构件为例，为保证焊接规范性，可提前按照规范的焊接条件进行焊接，完成焊接构件后利用超声波无损检测技术进行检测，依据探伤结果对钢构件缺陷进行分析，完善焊接规范性，保证焊接工艺钢部件质量满足钢结构整体质量需求。

3.3 降低工程控制成本

建筑钢结构工程属于复杂性工程中涉及到的技术应用范围及技术内容较多且复杂，若单纯的依靠人工开展质量管理工作，根本无法满足工程质量需求，同时还会消耗大量的人力，物力，财力，增加工程管理成本。将无损检测技术应用建筑钢结构工程质量管理过程中可有效降低质量，控制成本。例如施工前做好制造工艺改进准备，减少施工过程中因钢部件质量不达标造成返工或者停工，这样可以有效降低构件焊接验收中出现问题情况发生，减少钢结构建筑中原材料的消耗，进而实现控制成本作用。

3.4 工程质量验收

建筑钢结构工程在建设过程中需要严格按照《钢结构工程施工质量验收工规范》中相关内容进行操作，并且针对钢结构质量审核需要要求相关企业具有审核资质。完成钢结构施工后需要进行检验，检验达标后进行进一步施工建设。无损检测技术除了可以对钢部件质量进行检测外，同样被使用到工程质量验收过程中，依据不同钢焊接质量要求，使用不同技术，从单一钢结构质量检测到总钢结构质量控制，以此实现建筑质量发展。

4 质量控制作用要点分析

质量控制工作是现阶段建筑工程发展中至关重要内容，从经济学角度以及风险学角度分析，其质量控制好与坏均对建设工程发展有重要影响。钢结构工程作为建筑工程分支，做好质量控制更为关键。实施无损检测技术中需要注重多因素防范，强调内容如图4所示。

图4 质量控制作用要点分析

4.1 技术人员专业性

无损检测技术作为重要的质量检测技术，在技术使用过程中受到的影响因素较多，最为关键的因素则为人为因素。如果技术人员不能正确的使用无损检测技术或者技术使用过程中缺乏对技术原理以及技术应用范围明确，极易造成无损检测结果受到影响，造成钢结构部件以及整体性安全受到影响。因此在技术使用过程中需要加强对技术人员技术专业性有较高要求。保证技术人员对无损检测技术的原理，内容，适用范围，注意事项综合性掌握，同时有丰富的技术使用经验，同时具备良好的职业道德。

4.2 检测设备优质性

无损检测技术在使用过程中除了受到技术人员技术掌握情况的影响外，还受到检验设备的影像。在技术应用中需要充分保证技术应用环境满足设备使用需求，这样对无损检测技术使用性能可有效保证。同时在设备使用过程中需要定期进行设备维修养护工作，定期检定在检定效期内进行设备使用，保证检测设备满足技术应用标准，提升钢结构建筑中质量合格性。

4.3 检验标准性文件

无损检测技术应用过程中需要有相关检验标准依据，这是保证建筑钢结构工程建设质量保障的关键。以建设单位以及施工单位质量管理体系为核心，对质量管理体系文件进行建立，依据行业发展标准，以及工程规范性建设需求，对质量安全控制责任充分明确，对无损检测各环节以及流程做好质量控制管理工作，保证无损检测科学性。在技术应用中严格按照标准文件内容执行。针对新的无损检测需要做好技术试验，试验评审通过后进行使用。同时注重无损检测技术中溯源需求，对技术应用中数据、表格、底片、磁带、光盘、报告等内容整理建档，保证有源可溯。

5 结语

综上所述，建筑钢结构工程质量控制是保证工程质量的关键，钢结构在整个工程建设中起到重要支撑作用，尤其针对高层以及超高层建筑，钢结构的选型，变形值限定情况，钢结构体系情况等对于建筑整体质量均会造成影响，加强建筑钢结构工程质量控制至关重要。文章以无损检测技术对钢结构质量进行检测，总结超声波检测，射线检测，渗透检测，涡流检测，磁粉检测，全息检测等技术的技术原理以及技术适用范围。并且对无损检测技术质量控制作用以及技术应用要点说明，发现技术人员专业性，检测设备仪器养护以及标准文件约束对无损检测技术安全性使用有重要意义。