吳貴民

摘 要:伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的一匹黑馬。鋼結(jié)構(gòu)的安全關(guān)系到人們的生命安全,受到工業(yè)界的普遍重視。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在不損壞鋼結(jié)構(gòu)工件的前提下對(duì)之進(jìn)行全面快速的檢測(cè),對(duì)鋼結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行正確的評(píng)估,逐漸成為鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的主要方式。系統(tǒng)地總結(jié)分析了鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)中常用的幾種方法,以焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)作為實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明,希望能與廣大工行交流。

關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu);無(wú)損檢測(cè);焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào):TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16723198(2009)22029501お

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)方便簡(jiǎn)單,具有很好的抗震性,能夠節(jié)能環(huán)保,其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。我國(guó)在1985年建城國(guó)內(nèi)第一個(gè)深圳發(fā)展中心——深圳發(fā)展中心大廈,其后各地鋼結(jié)構(gòu)建筑在全國(guó)各地迅速興起。一般來(lái)講,鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、綜合經(jīng)濟(jì)效益好的等優(yōu)點(diǎn),受到建筑行業(yè)、機(jī)械行業(yè)的重視,在一些重點(diǎn)工程中起到了重要作用。鋼結(jié)構(gòu)工程的安全性受到了工業(yè)界的普遍關(guān)注,在一些重點(diǎn)工程中鋼結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量事故為我們敲響了警鐘。鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)是保證鋼結(jié)構(gòu)工程安全的主要手段。鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)主要有模擬實(shí)驗(yàn)、破壞性實(shí)驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)三種方法。模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)︿摻Y(jié)構(gòu)整體性能做出評(píng)估,但其成本高,周期長(zhǎng);破壞性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)Ρ怀闄z樣品做出精確判斷,但是不能對(duì)工件整體進(jìn)行檢驗(yàn);無(wú)損檢驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)υ牧虾凸ぜM(jìn)行完全的檢測(cè),工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,近年來(lái)手段鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)青睞。我國(guó)早在20世紀(jì)80年中期就將無(wú)損檢測(cè)技術(shù)用于鋼結(jié)構(gòu)工程,取得了較好的效果。在上海證卷大廈工字梁、盧浦大橋等重大工程中都用到了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

本文根據(jù)作者多年從事鋼結(jié)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)工作的經(jīng)驗(yàn),對(duì)我國(guó)現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)分析,希望能夠與廣大同行共享。

2 鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)方法

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)綜合技術(shù),能夠在不損壞鋼結(jié)構(gòu)的前提下對(duì)之進(jìn)行全面檢測(cè)。下面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

2.1 磁粉檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)鋼鐵材料被磁化后,被檢測(cè)對(duì)象上面將出現(xiàn)磁力線(xiàn)均勻分布。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂痕等缺陷時(shí),工件表面的磁力線(xiàn)會(huì)發(fā)生局部的變形或漏磁,使用合適的光照就可以看到這些缺陷,這樣就可以達(dá)到檢測(cè)的目的。這種檢測(cè)方法適用于鐵磁性材料的鋼結(jié)構(gòu)工件,比如鋼管、鑄鋼工件和鋼板等,對(duì)于這些材料加工而成的工件也可以進(jìn)行檢測(cè)。磁粉檢測(cè)技術(shù)成本低、使用方便、檢測(cè)效率高、檢測(cè)結(jié)果非常直觀。但是它只能用于檢測(cè)鐵磁性材料的表面缺陷,對(duì)于檢測(cè)員的視力要求較高。

2.2 射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)

射線(xiàn)是一種高頻短波的電磁波。鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)一般使用X射線(xiàn),這種射線(xiàn)具有穿透能力強(qiáng),衰減率低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)X射線(xiàn)穿透被測(cè)工件后,會(huì)被部分吸收并衰減,由于缺陷的存在,會(huì)影響X射線(xiàn)的吸收和衰減。當(dāng)射線(xiàn)到達(dá)膠片后,由于膠片吸收了數(shù)量不同的光子,就會(huì)出現(xiàn)缺陷的映像,檢測(cè)人員根據(jù)這些映像即可判斷缺陷的大小和性質(zhì)。X射線(xiàn)檢測(cè)方法適用于工件厚度在80mm以?xún)?nèi)的缺陷檢測(cè),具有檢測(cè)結(jié)果直觀、定性準(zhǔn)確、檢測(cè)結(jié)果可長(zhǎng)期保留易于存檔等優(yōu)點(diǎn),但是這種方法成本較高,檢測(cè)周期長(zhǎng),效率低,在檢測(cè)中會(huì)對(duì)檢測(cè)員身體產(chǎn)生一定的傷害。

2.3 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波是指頻率大于20000MHz的聲波,根據(jù)傳播時(shí)介質(zhì)的振動(dòng)方和傳播方向不同,可分為縱波、橫波、板波和表面波等。在鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中主要使用縱波和橫波。超聲波探傷設(shè)備產(chǎn)生的超聲波在被檢查對(duì)象中傳播,當(dāng)遇到缺陷時(shí),一部分聲波會(huì)反射回來(lái),經(jīng)過(guò)放大處理,即可在示波屏上顯示這些缺陷。超聲波檢測(cè)方法適用于各類(lèi)板材、管材、鍛件、鑄件等鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)。這種檢測(cè)方法成本較低、檢測(cè)周期短并且效率高,超聲波檢測(cè)所用儀器小,操作方便,能夠?qū)θ毕葸M(jìn)行精確的定位,然而這種方法的檢測(cè)結(jié)果不利于長(zhǎng)期保存,難以形成歷史檔案,較多的依賴(lài)于檢測(cè)員的經(jīng)驗(yàn),客觀性稍差。

2.4 滲透檢測(cè)技術(shù)

滲透檢測(cè)技術(shù)是將被檢查對(duì)象的表面用含有熒光或著色的液體進(jìn)行滲透,在毛細(xì)現(xiàn)象的作用下,液體可以滲透到表面開(kāi)口的缺陷中。當(dāng)把表面多余的液體去除并對(duì)工件進(jìn)行干燥處理,再對(duì)被檢查工件表面施加顯像劑。同樣在毛細(xì)現(xiàn)象作用下,顯像劑將吸附缺陷中的滲透液。使用光照后,缺陷中的滲透液會(huì)被顯示,從而達(dá)到檢驗(yàn)缺陷的目的。這種方法適用于非多口的鋼結(jié)構(gòu)表面缺陷,其使用方法簡(jiǎn)單、操作靈活、檢測(cè)靈敏度高并且結(jié)果直觀,但是這種方法只能用于表面開(kāi)口的缺陷檢測(cè),對(duì)于被檢測(cè)對(duì)象的光潔度要求高,當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象表面有涂料、鐵銹和氧化皮等材料覆蓋缺陷時(shí),容易形成漏檢,這這種檢測(cè)方法成本較高,對(duì)檢測(cè)員視力要求也比較高。

3 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫檢測(cè)案例分析

焊縫是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中一種常見(jiàn)的連接方式,是鋼結(jié)構(gòu)

安全的重要環(huán)節(jié),一般來(lái)說(shuō),焊縫質(zhì)量決定了鋼結(jié)構(gòu)的整體

工程質(zhì)量。焊縫缺陷分為表面(近表面)缺陷和內(nèi)部缺陷,常見(jiàn)的表面缺陷(近表面缺陷)有:表面氣孔、咬邊、燒穿和未焊滿(mǎn)等;常見(jiàn)的內(nèi)部缺陷有夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等。焊縫的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在不損傷被測(cè)材料的前提下,檢測(cè)焊縫表面或內(nèi)部缺陷。常見(jiàn)的焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有射線(xiàn)探傷、超聲波探傷、磁粉探傷和滲透探傷等。

目前我國(guó)無(wú)損檢測(cè)在建筑業(yè)上的應(yīng)用,除非是特別重要的構(gòu)件,一般不用射線(xiàn)探傷。一般來(lái)說(shuō),厚度8mm以上的板材,和曲率半徑不大的管材的對(duì)接焊縫多采用超聲波探傷。8mm以下的板材和曲率半徑較大的管材的對(duì)接焊縫多采用磁粉探傷和滲透探傷。角焊縫大都采用磁粉探傷和滲透探傷。對(duì)于厚度在4mm—8mm范圍內(nèi)的鋼板對(duì)接焊縫,使用磁粉探傷和滲透探傷都只能探到表面和近表面的缺陷。只能單面探傷的焊縫內(nèi)部缺陷很難檢測(cè)。普通超聲儀探頭能探測(cè)到的最小厚度為8mm,因此對(duì)于這一厚度范圍的鋼板或管材,檢測(cè)焊縫內(nèi)部缺陷必須結(jié)合工程實(shí)際情況研制專(zhuān)門(mén)的超聲儀探頭,才能進(jìn)行探傷檢測(cè)。

進(jìn)行搭接節(jié)點(diǎn)相貫線(xiàn)焊縫檢測(cè)時(shí),對(duì)于被搭接管覆蓋的焊縫,在搭接管安裝完成后,則無(wú)法檢測(cè)到,在搭接管和被搭接管以及主管交界處,其焊縫根部若出現(xiàn)缺陷很難使用超聲波方法進(jìn)行缺陷的檢測(cè)。對(duì)于這些問(wèn)題,如果母材管壁厚度小于8mm,則可使用磁粉檢測(cè),然而磁粉檢測(cè)卻難以檢測(cè)到焊縫缺陷的內(nèi)部缺陷。對(duì)于母材管壁厚度大于8mm的焊縫,規(guī)范規(guī)定了對(duì)有疑義的焊縫可進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè),但射線(xiàn)檢測(cè)的可操作性比超聲波檢測(cè)麻煩很多,特別對(duì)于在高空現(xiàn)場(chǎng)施工完成的焊縫,射線(xiàn)檢測(cè)很難實(shí)現(xiàn)。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊縫質(zhì)量等級(jí)達(dá)不到射線(xiàn)探傷標(biāo)準(zhǔn)時(shí),規(guī)范僅僅只對(duì)這些焊縫表面成型做出了規(guī)定,而沒(méi)有對(duì)其射線(xiàn)探傷做出明確的規(guī)定。國(guó)內(nèi)到現(xiàn)在還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的針對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)驗(yàn)收規(guī)范,這是一個(gè)很麻煩的問(wèn)題。國(guó)標(biāo)GB5020522001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中有關(guān)于無(wú)損檢測(cè)方面的內(nèi)容,但是還其內(nèi)容還不夠完全,無(wú)法涵蓋現(xiàn)今在有的鋼結(jié)構(gòu)焊縫類(lèi)型,并且其主要內(nèi)容是參照壓力容器檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)制定的,而壓力容器檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)用在建筑鋼結(jié)構(gòu)方面相對(duì)而言是過(guò)于嚴(yán)格了。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)農(nóng)業(yè)中的重要地位逐漸顯現(xiàn)出來(lái),成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分。鋼結(jié)構(gòu)安全關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全,無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)的缺陷進(jìn)行判斷與評(píng)估,是保證鋼結(jié)構(gòu)安全的重要手段之一。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中幾種常用無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)分析,并以焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)作為案例進(jìn)行了說(shuō)明。當(dāng)今科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,新的無(wú)損檢測(cè)方法不斷涌現(xiàn),相信隨著社會(huì)進(jìn)步,新的鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)方法必將出現(xiàn)。本文僅對(duì)現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)的常見(jiàn)方法進(jìn)行了分析總結(jié),該問(wèn)題的研究仍然有著廣大的空間。

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