钢结构焊接的无损检测

钢结构焊接的无损检测

邓立宝

山东电力建设第三工程有限公司 山东青岛 266100

摘要：在我们的电力建设现场，钢结构建筑正在得到越来越广泛的应用，如主厂房、各泵房等，延伸到社会，各种高层建筑、地标建筑等都在大量使用钢结构。钢结构具备自重轻、成本低、强度高、可塑性强等天然优势，可以有效提升建筑的抗震性，延长现代建筑的使用寿命，而钢结构的质量则直接决定了建筑物的质量。焊缝无损检测技术可以对钢结构的质量安全性能进行确定，但是当前的焊缝无损检测技术在实际应用中存在部分问题，导致对检测结果的评定出现偏差，进而影响到钢结构的正常功能。本文主要对钢结构工程焊缝无损检测技术应用进行深入分析，为钢结构工程的发展提供借鉴。

关键词：钢结构；工程；焊缝；无损检测

引言：

与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构的强度更高、抗震性突出、施工工艺简单，更适应电力建筑的建设需求，因而得到了广泛的应用。在通过焊接来对钢结构进行连接时往往会产生焊接缺陷，而检测焊缝质量也是控制钢结构焊接工序质量的重要手段。目前，在工程中常使用焊缝无损检测技术对钢结构的焊接缝隙进行质量控制，及时发现钢结构中隐藏的缺陷问题，将质量风险降到最低。因此，通过研究不断完善焊缝无损检测技术，对于钢结构的安全使用、建筑工程的整体性能有着深远的影响。

1 钢结构概述

相对于钢筋混凝土结构而言，钢结构具有轻质、高强，抗震性能好、塑性和耐久性高、安装方便等优点，在高层建筑、大跨度建筑、桥梁和其他结构中发挥着重大优势。具体来说，钢结构具有以下特点：①钢材的内部安排接近于各向同性，原料均匀。相关研究成果表明，钢材的受力状况与工程力学的计算结果一致，表现出较好的力学性质；②塑性和耐久性好。钢结构在受到较大的外力荷载时，钢材能够实现部分顶峰应力的再分配，这就使得钢结构内部的应力不会发生突变，不会由于应力的突然增加而致使结构破坏，并且能够适应较大的动力荷载。地震时，通过结构的弹塑性变形能够吸收一部分的地震能量，有利于提高建筑物的抗震功能。

2 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。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。

3 常规焊缝无损检测技术的类型

钢结构作为当前建筑工程中常用的结构形式具有很大的优越性，而焊接技术则是将钢结构连接起来的主要工艺，受到技术水平的限制，目前的焊接技术很容易引发焊缝缺陷，常见的焊缝缺陷有气孔、咬边、夹渣、未熔合、裂纹等，这些问题的存在会影响到钢结构的质量。

焊缝无损检测技术是检测焊接缝隙的一种科学手段，与其他检测技术相比，无损检测技术不会对已经完工的钢结构造成二次破坏，同时完成了焊接缝隙缺陷的检测，降低了施工单位的维修成本。

3.1超声波探伤技术

通过超声波对钢结构焊接接头的内部进行检测，及时发现焊缝存在的缺陷，即为超声波探伤技术。超声波作为一种特殊的声波，其频率高于20000Hz，之所以在焊缝无损检测中应用超声波，主要因为超声波的方向性突出、可以轻易穿透检测材料，并且容易集中，使得检测的效果得到保证。

通常情况下，超声波探伤技术是依靠超声波探伤设备来进行，具体如下：准备好需要检测的钢结构材料，将由超声波探伤设备所产生的超声波传输到其中，超声波会在钢结构材料中传播，遇到焊缝缺陷的超声波则会发生反射现象，超声波探伤设备则可以有效接收到发生反射的超声波，并进行放大，从而焊缝缺陷的情况。超声波探伤技术的优势在于经济实惠、节约时间、检测效率高，而且该技术的具体操作十分简便，容易上手，不会对人体以及检测材料造成任何损坏。其劣势在于，以波形的形式来反应焊缝缺陷的情况，需要检测人员进行再一步分析，从而导致检测结果的精度以及客观性容易受到影响。

3.2磁粉探伤技术

磁粉探伤技术是将由钢铁等具有磁性的材料制作成的工件进行磁化，因为钢铁等材料被磁化后，其内部会产生较强的磁感应，磁力线的密度会增加几百到几千倍，当材料有损伤时，磁力线就会发生变化，形成漏磁场，然后利用缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征，依磁粉分布情况来显示被探测物件表面缺陷和近表面缺陷。

磁粉探伤技术的优势在于检测的准确度很高，可以客观详实地将焊缝中近表面的微小缺陷反应出来，而且，在检测中不会花费太多的资金以及时间成本。该技术的短板在于它在检测材料上存在很大的局限，仅可以对磁性材料发挥功效，而且只能对材料表面及近表面的缺陷进行呈现，对于焊缝内部的缺陷则无能为力，并且需要检测人员具有良好的视力条件。

3.3射线探伤技术

在对钢结构焊缝内部缺陷进行检测时常用到射线探伤技术，该技术依靠χ或γ射线，去穿透需要检测的焊缝材料，而材料会对射线进行吸收衰减，当射线最终抵达荧光屏或胶片后，会形成焊缝缺陷的映像，从而帮助检测人员判断焊缝内部缺陷的具体型式。射线探伤技术的突出优势在于不会对检测材料造成破坏，而且可以通过底片映像的形式将焊缝内部的缺陷直观的呈现出来，减少了人为判断的主观性，提高了检测的精度，此外，将底片归档存放，减少了后期复测的成本。该技术的劣势在于它所耗费的资金成本以及时间成本都比较高，同时射线会对人体的健康造成一定的破坏，而且存在引起辐射污染的风险，这些短板严重制约了该技术的普及。

3.4渗透探伤技术

与其他检测技术相比，渗透探伤技术常用于焊缝材料的表面开口型缺陷的检测中，通常将其分为荧光法、着色法。其原理是在需要被检测的焊缝材料表面涂抹含有荧光或着色的液体，受到毛细现象的影响，液体会逐渐渗透到焊缝材料表面的缺陷中，经过一段时间的渗透后，将材料表面多余的渗透液彻底清洗干净，而渗入缺陷内部的渗透液需原封不动地保留下来，随后对检测材料表面撒播显像剂，等到缺陷中的渗透液被显像剂完全吸附后，可以利用黑暗环境对检测材料施加光照，此时缺陷中的渗透液便会以肉眼可见的方式呈现出来，而检测人员便可据此判断缺陷的情况。两者相比较，荧光法检测的成效更加突出。

渗透探伤技术的优势在于对适用范围广，对金属与非金属材料都有效，而且实际操作十分简单，检测误差小，缺陷显示直观，同时经济实惠。该技术的短板在于难以检测焊缝内部的缺陷，检测过程中以及检测结束后的清洗工作比较繁多。

4 钢结构工程焊缝无损检测技术应用分析

目前，在建筑工程钢结构中，通常使用焊接来实现钢结构的连接，由于焊缝以及母材连接位置的差异，可以将焊缝分为对接焊缝、角焊缝。《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》规定了母材厚度不小于8mm的低超声衰减金属材料熔化焊焊接接头手工超声检测技术。对于板厚小于8mm的焊缝无法根据此标准进行手工超声检测，用磁粉探伤和渗透探伤都只能探到表面的缺陷，特别是对只能单面探伤的焊缝内部缺陷较难探出，而普通超声仪探头能探测到的最小厚度是8mm。该厚度范围内的钢板或管材探测焊缝内部缺陷需与工程实际情况相结合

结语

综上所述，由于钢结构的优越性在建筑领域的应用越来越广泛，其重要性也越来越突出。但是在通过焊接连接钢结构时还普遍处在人工作业阶段，使得焊缝结构中易产生缺陷，存在着很多隐患。焊缝无损检测技术可以准确、及时的发现焊缝结构中隐藏着问题，有效避免了钢结构的质量问题。然而，以超声波探伤检测技术为代表的焊缝无损检测技术依然存在着检测精度有限，而且在检测过程中需要通过专业人员进行操作，对个别缺陷的严重程度以及数量都需要工作人员来裁决，影响到了无损检测技术的客观性。

目前，应用较为广泛的先进的数字超声检测就是TOFD和相控阵超声检测，但由于仪器、人员成本高昂，以及部分适用范围限制，未得到全业范围的全面应用。因此，各相关行业需加强对无损检测技术的升级改进，让无损检测技术在焊缝结构质量控制中得到更好的利用，为建筑工程钢结构的整体质量保驾护航。

参考文献：

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