钢结构工程焊缝无损检测技术应用探讨

武建鹏

（山东华邦建设集团有限公司，山东 潍坊 262500）

1 建筑钢结构工程的基本论述

1.1 钢结构的优势

钢结构的优势如下：①钢结构建筑有着较为均匀的钢材质，在实际施工中对精确度要求较高，误差控制严格，有着较高的弹性模量，是一种高质量材料。②钢材的塑性和韧性较好，应用于建筑工程中能够均衡内部空间受力情况，能够避免荷载过大出现断裂问题。在钢结构中，钢构件占用的面积较小能够将结构总体质量降低，能够将地基压力减小，有助于安全性能的提升。③在大型建筑群中应用钢结构能够节省成本和施工时间，尤其是在工业化和标准化生产后该优势尤其明显。在钢结构安装中，焊接无损检测技术能够对钢结构内部问题进行立体化查找，能够将施工中的风险排除，有助于施工水平的提升[1]。

1.2 钢结构焊缝连接的常见不足

钢结构焊接对温度要求较高，焊缝周围的热影响区内的温度变化和差异会改变一些金相组织，导致其晶粒粗化，主体金属的韧性和塑性降低，虽然会增强硬度但是其更加脆弱。在具体焊接并没有固定的热影响区域，焊接中焊接速度、焊接电流强度等都会影响主体金属结构，从而导致主体金属热影响面积存在一定的不足。

焊接工人的技术水平也从很大程度上影响着钢结构焊接效果，如果焊接技术人员的专业能力不足、选用的焊接方法不科学或者焊接流程不合理都会影响钢结构的焊接质量，导致出现焊瘤、裂缝、夹渣、气孔等焊缝质量缺陷。

1.3 应用焊缝无损检测技术的重要性

在钢结构工程中需要连接各个构件，普通螺栓连接、高强螺栓连接、铆接、焊接等都是常用的钢结构连接方法。其中焊接是钢结构工程中常用的连接方式，使用焊接方式能够牢固、稳定地连接钢构件，只要焊接质量达标，钢结构会十分安全。虽然焊接连接方式较为可靠，但是却有着相对更加复杂的操作过程，对焊接专业技术要求偏高。有的钢结构焊缝存在一些质量缺陷，通过人工可以判断表面缺陷、变形缺陷等较为明显的问题，但是具体焊接质量、内部焊接情况难以充分掌握。利用无损检测技术进行钢结构焊缝的检查可以对钢结构焊缝中的缺陷有清晰的了解，有助于技术人员及时采取处理办法，进而提高钢结构整体的稳定性和牢固性[2]。

2 常用焊缝无损检测技术

2.1 超声检测技术

超声检测技术是钢结构工程焊缝常用的一种无损检测技术，该方法声学特点较为明显，能够利用超声波传播影响检测和排查材料物体的缺陷。在具体实践中，检测人员主要利用0.4～4 MHz频率的设备进行超声检测，该技术在钢结构工程焊缝无损检测中有着较为广泛的应用。比如在使用A型脉冲反射法检测中，可以十分精准地检测平面缺陷，有着较高的检测效率。利用该检测法能够准确地判断出钢结构材料中未焊透、未熔合的缺陷。脉冲反射法检测技术有着较强的经济性，但是该技术应用中对检测材料的表面粗糙度有着较高的标准要求，如果检测人员缺乏足够的专业水平可能会影响检测结果的准确性[3]。

2.2 射线探伤技术

C射线、X射线都是射线探伤常用的检测射线类型。射线探伤是利用射线的穿透性，对焊接位置进行检测，探测结果可以在荧光屏上显示出来，检测人员能够对焊缝内部的缺陷问题、大小等有着十分清楚的了解，进而全面、客观地判断钢结构工程焊缝质量，划分焊接质量等级。应用射线探伤技术可以提升钢结构工程焊缝检测质量，支持工作人员开展进一步的工作。比如在密闭性较强区域的钢结构检测中，可以使用射线探伤技术检测焊缝质量，通过照相观察等方式客观判断焊缝情况。此外，在采用射线探伤技术时还可以综合使用电离、监督等方式，能够严格地划分并且精准地识别不同焊缝缺陷问题，尤其是照相观察方式可以长时间留存底片。不过射线探伤技术在具体应用中可能会影响检测人员的身体健康，有着较高的检测成本，需要耗费较长的判断时间。

2.3 全息探伤技术

全息探伤技术是一种较为新型的焊缝检测方法，其当前应用范围有限。该技术可以全面探测结构元件表面和内部情况，对缺陷大小、位置进行准确识别，精准地定位缺陷部位，帮助检测人员高效地判断钢结构工程焊缝质量。不过在应用全息探伤检测技术时需要投入的成本较多，这也是该技术难以得到广泛应用的主要原因[4]。

2.4 磁粉探伤检测

该方法是利用磁性材料和钢结构磁化产生磁感应，然后检测人员观察磁力线分布情况和磁力线密度，再判断钢结构内部是否存在缺陷。如果焊缝存在损伤，磁力线就会出现异常情况，磁场不完整。利用磁粉探伤无损检测技术能够对钢结构焊缝进行细致的检测，有着较高的灵敏度，无需花费过多的检测时间，有着较高的准确度。不过磁粉探伤检测技术无法被全面应用于所有焊缝检测中，该方法只适合在一些厚度不大、浅层且局部位置检测。

2.5 渗透探伤检测

渗透探伤检测是在部件表面涂抹渗透液对钢结构焊缝进行检测的方式。渗透液中的荧光物质渗透到焊缝中，当达到预期的荧光渗透液渗透效果后可以清理掉缺陷表面的渗透液，但是无法清除渗透到焊缝缺陷部位的荧光液。此时可以在需要探伤部位的表面均匀地撒白色粉末，并且利用这些粉末将焊缝内部残留的荧光渗透液吸收。在吸附残留的荧光渗透液后，白色粉末会散布在探伤部件表面，此时可以在遮光环境中利用紫外线探测部件内部，荧光显示部分存在焊接缺陷。着色法也是渗透探伤无损检测技术常用的方法，这种方法主要是用着色染料替代了荧光物质，所以观察时无需遮光处理，但是对照射条件的要求更高。在钢结构焊缝缺陷检测中应用渗透检测方法有着较高的检测效率，该方法也可以应用于金属或者非金属材料的检测中。不过这种检测方式只能对浅层次缺陷进行粗略的检测，在检测后还需要将染色物质或者荧光物质清洗干净[5]。

3 无损检测的现状

3.1 评定具有局限性

在钢结构焊缝中使用无损检测技术进行焊缝质量评价具有一定的局限性，传统评定方法无法有力支持竣工后检测情况，有着较为笼统的程序，有的检测技术难以高效落实，整体效率也有待进一步提高。

3.2 检测方向单一化

和一般的检测方式相比，无损检测技术被更多地应用于建筑群内部结构，直接分析工程质量，能够综合保障建筑结构质量，在实际检测中只测定内部结构，检测较为片面，需要进一步验证。

3.3 检测准确性低

应用无损检测技术主要进行分步检测，很多工程中监督不到位，没有对各个施工环节进行全面掌控，不确定性较强。比如利用无损检测技术无法检测和分析混凝土中隐藏的钢筋结构，对结构平衡性可能会产生一定影响[6]。

4 钢结构工程焊缝无损检测技术应用优化

4.1 精准定位钢结构工程焊缝缺陷

在钢结构焊缝检测中使用无损检测技术能够精准地定位缺陷的位置。首先，工作人员要根据实际情况做好焊缝无损检测技术的合理选择，将缺陷位置明确，应用相关设备全面扫描检测材料和检测点，合理把控扫描速度，保证能够在荧光屏上清晰地展示出焊缝内部情况，保证工作人员可以判断焊缝中可能存在的各种类型缺陷。在检测中可以综合使用多种检测技术或者多侧检测，明确对比缺陷位置，帮助技术人员对钢结构工程焊缝存在缺陷的答题位置进行明确的了解。如果在检测过程中发现前2次检测波周围存在缺陷，那么可以确定钢结构焊缝表面该位置存在缺陷；如果缺陷信号在两波之间，那么可以认为在焊缝中间位置存在缺陷；如果检测中发现检测信号和上一次缺陷紧挨，那么认为根部存在焊接缺陷[7]。

4.2 科学辨识焊缝无损检测的缺陷

4.2.1 气孔缺陷

在辨识气孔缺陷中，独立气孔有着更低的回波高度，并有着相对稳定的波形，所以在检测焊缝过程中无论哪个方向都有着大概相同的反射波。但是如果操作人员专业能力不强，在检测中出现失误，也会导致探头发生位移而无法得到气孔回波反射波，所以要注意保证检测人员具备足够的专业能力。

4.2.2 夹渣缺陷

在辨识夹渣缺陷中，要注意区分夹渣回波信号和气孔回波信号的差异。其中夹渣缺陷的回波信号为锯齿状态，工作人员可以较为快速准确地判断此类缺陷。气孔无损检测中体现出较低的波幅，具有类似于树枝形状的波形，在改变检测方向或者检测点位后，夹渣区域的反射波幅也会出现一定的变化[8]。

4.2.3 未熔合缺陷

在钢结构焊缝无损检测中判别未熔合缺陷时可以发现，如果存在未熔合缺陷，那么探头平移过程中会呈现出相对稳定的波形，但是从两侧探测会发现反射波幅的差异较大，所以可以从构件单个侧面科学全面地检测焊缝焊接质量。

4.3 实施针对性检测

在钢结构构件焊接中，焊接工作环境较为复杂，焊接质量容易受到外界因素的影响。施工单位需要根据实际情况做好检测技术的合理选择，立体化地扫描可能存在损伤的部位。钢结构的比例会随着建筑群规模数据的不同而出现一定的差异，比如形状、大小、长度、厚度等信息会发生变化。在实际检测中，焊缝如果存在缺陷，技术人员需要采取针对性的检测方式，反复探测和研究检测结构以及焊缝质量情况。检测人员使用检测设备在钢结构表面平行移动，将焊缝缺陷点确定，然后制定改进方案。

为了进一步将焊缝缺陷性质、深度等具体情况明确，技术人员需要定量定性分析检测结果。技术人员可以使用无损检测设备立体化扫描钢结构和钢构件，得到三维模型。比如可以采用射线无损检测方法，照射焊接部位，借助相应技术制作底片保证工作人员能够对焊接缺陷有清晰的认识。检测人员要合理选择照射时间、照射角度，还要对钢结构部位区域、形态特点等加强考虑，然后采取间断性照射，在降低消耗成本的同时提高检测率。

5 无损检测技术在钢结构焊缝检测中的应用

超声检测技术是当前较为常用的焊缝质量检测方式。工作人员在检查焊缝外观合格后可以通过超声扫描确定焊缝内部质量情况，按照B级检验等级要求开展检测工作，用斜探头扫描焊缝单面双侧，如果条件不允许可以在焊缝单面、单侧用2个斜探头进行扫查。扫查过程主要包括3个阶段，分别为初步扫查、精细扫查、复核扫查。

5.1 初步扫查

在保证灵敏度前提下可以在焊缝一侧用斜探头进行初步扫查。在扫查过程中，探头要和焊缝垂直，采用锯齿形来回扫查。采用单面双侧初扫时要按照不小于1.25P的标准控制扫查宽度，从而保证整个检测区都能够被充分扫查到。工作人员要注意控制扫查速度，避免过快，来回2次扫查要按照10%探头宽度进行重叠。在扫查过程中，还要加强荧光屏显示观察，如果发现比评定线回波信号高那么要标记可能存在缺陷的位置，保证精细扫查阶段能够进一步细致地分析该部位的具体情况，对纵向缺陷进行重点扫查。检测中可以采用平行和斜平行扫查检测横向缺陷情况。

5.2 精细扫查

在精细扫查阶段，工作人员要重点探测初步扫查标记的位置，结合转角、环绕、前后等方式确定焊缝结构尺寸与显示位置的关系，确定是否存在伪显示。将所有伪显示排除后将最高反射回波找出，将回波幅度和详细位置详细记录。在测量和记录缺欠指示长度时可以采用6 dB法或者端点法。在上述工作完成后进行标记并且精细扫查下一处标记位置[9]。

5.3 复核扫查

通常通过初步扫查和精细扫查已经能够较为准确地确定焊缝缺陷，但是可能存在一些疑难或者异常的反射回波，此时需要通过复核扫查进一步确定其具体情况。更换检测人员、增加探头角度、改变扫查面、增加直探头扫查等都是常用的复核扫查方式，可以进一步验证和确定焊缝缺陷。如果仍然无法对异常情况进行确定，那么可以使用射线检测的方式对精细扫查结果进行验证。

6 结束语

总而言之，钢结构作为现代建筑体系中一种新型的结构形式，有着诸多优势，但是其也存在一定的缺陷。在钢结构工程建设中，钢构件焊接成为工程质量控制的重难点，只有通过细致的检测才能明确焊接质量，支持焊接人员进一步优化焊接质量，处理焊接缺陷。在具体实践中，企业要组织专业的检测队伍，积极应用先进的检测设备，保证焊缝检测的效率和效果，提升检测队伍的专业能力。通过提升焊接检测水平以及焊接能力，可以有效提高钢结构工程的整体承载能力，有助于对焊接信息进行全面掌握，并且客观评价焊接质量，进一步提升钢结构的工程安全性。