■張宏偉，趙巧絨 ■西京學院，陜西 西安 710123

塔式起重機(以下簡稱塔機)具有回轉半徑大、工作效率高、裝拆方便等特點，被廣泛用于工程建設，特別是高層建筑施工當中。隨著塔機頻繁利用、吊裝強度增大，在施工過程中出現(xiàn)倒塌和斷臂事故。根據(jù)2010 年中國塔機行業(yè)發(fā)展研討會公布［1］:我國塔機的事故率由2006年的7.2‰，升至2009 年的11.2‰，平均每年以1.33‰增長，給施工單位和社會帶來了無法預估的損失。

塔機是典型的焊接結構，焊縫質量好壞決定塔式起重機的性能和施工安全。為減小安全隱患，降低企業(yè)回收和檢修成本，對塔機焊縫檢測顯得十分必要。國內目前對塔機檢測投入較少，以出廠檢測和非工作狀態(tài)下檢測為主，檢測手段和成套檢測設備單一，塔機在使用過程中的實時檢測方法幾乎空白，而國外在線檢測比較成熟。本文在焊縫無損檢測方法闡述的基礎上，結合塔機結構和載荷特征，為塔機無損檢測方案選取提供參考。

1 焊縫無損檢測方法概述

目前，國內機械行業(yè)常用的檢測方法［2］有9 種:外觀檢測、磁粉檢測、滲透檢測、超聲波檢測、射線檢測、渦流檢測、金屬磁記憶檢測、聲發(fā)射檢測和超聲波衍射時差法。闡述各種方法機理、應用場合和優(yōu)缺點。

(1)外觀檢測:對起機整體焊接部件的性能進行粗檢測，通過人肉眼或低倍數(shù)放大鏡觀察焊縫表面是否出現(xiàn)咬邊、焊渣等表面缺陷;通過焊接檢驗尺測量焊縫的焊瘤和錯口;觀察焊件是否發(fā)生變形。

(2)磁粉檢測:塔機結構主要為鋼材，磁粉檢測可用于焊縫表面裂紋的檢測。利用漏原理。首先對檢測對象的表面進行適當打磨處理，然后將攪拌均勻的磁懸液涂抹早檢測部位表層，最后將膠帶紙粘貼在磁痕上，揭下的膠帶紙上存留被檢測部位的缺陷位置，記錄缺陷程度。

(3)滲透檢測:用于焊縫近表面裂紋檢測。利用毛細血管工作原理，將含有顏料或熒光粉的滲透液噴灑在被檢焊件表面，利用液體的毛細作用，使其滲入焊縫表面，然后清洗表面多余液體，干燥后采用顯像劑，將缺陷中滲透的液體吸附到焊件表面，觀察缺陷痕跡，判斷焊縫位置和大小。

(4)超聲檢測:焊縫內部檢測。利用聲學性能差異原理，將發(fā)射探頭針對要檢測焊縫發(fā)出超聲波，遇到內部缺陷后，超聲波反射在顯示屏上，出現(xiàn)脈沖波形，最后分析脈沖波形確定缺陷位置、缺陷程度及數(shù)量。超聲波檢測成本較低，速度快，對人體無害，但應用存在著一定的檢測盲區(qū)，檢測結果解釋困難，受檢測人員因素影響大。

(5)射線檢測:焊縫內部檢測。利用射線穿透物質時能量衰減機理，常采用x 射線和γ 射線透過檢測焊件，在檢測焊件底面放置相應底片，缺陷不同，底片上黑度圖像不同，則可判斷缺陷數(shù)量、大小和位置。該法獲得的檢測資料可長期保存，靈敏度高，缺點是有輻射危險，成本較高。

(6)渦流檢測:用于導電材料的非接觸檢測。利用電磁感應原理，待檢測焊件處于交變磁場內，焊件內部中就有感應電流存在，即產(chǎn)生渦流。焊件中的焊縫缺陷不同，感應電流隨之變化，利用這種方法判斷焊縫缺陷，速度快，但參數(shù)變化范圍，分析難度大。

(7)聲發(fā)射檢測:用于金屬非接觸檢測。利用材料釋放應變能原理，對待檢測焊件產(chǎn)生裂紋時釋放的塑性應變能，通過聲發(fā)射傳感器接受，將收到的聲信號轉化成電信號，進而分析焊縫缺陷。該方法對塔機的工作環(huán)境有一定限制，目前還處于理論研究中。

(8)金屬磁記憶檢測:近年來，俄羅斯科學家，提出該理論，用于檢測焊縫表面和應力集中狀況。利用磁機械效應和磁彈性效應，將焊件位置磁場中切向分量HP 極值點與法向分量HP 過零點進行測量，判斷焊接區(qū)域應力集中狀況，進而實現(xiàn)對焊件缺陷發(fā)展狀況的監(jiān)測，判斷焊縫缺陷。磁記憶檢測方法操作簡單，無須預處理表面，信號易受干擾。

(9)超聲波衍射時差法:內部焊縫檢測。利用焊件內部結構的端角和端點處得到的衍射能量來檢測缺陷，用于焊縫缺陷大小檢測和定位。這種新方法優(yōu)點是一次可以覆蓋整個焊縫區(qū)域，檢測速度快，缺陷檢出率更高，精度高;缺點是缺陷類型定性差，復雜結構測量難度大。

2 塔機出現(xiàn)焊縫原因分析

塔機焊縫出現(xiàn)質量問題主要原因如下:

(1)焊接缺陷多樣化:塔機在設計、選材、加工制造過程中，對結構局部處理、焊接接頭形式布置選擇等因素考慮不全時，會出現(xiàn)殘余應力致使出現(xiàn)應力集中。塔機焊接結構采用K 型接頭多，裂紋數(shù)量多且集中，易發(fā)生咬邊、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷，直接影響焊縫質量。

(2)交變載荷復雜化:塔機焊縫受溫度和腐蝕等外界環(huán)境影響相對很小，而由變幅小車運動、回轉慣性、吊裝啟制動沖擊等引起的交變載荷，對塔機裂紋形成和擴展起著主要作用，因交變載荷隨工況發(fā)生變化，焊縫載荷呈現(xiàn)復雜化現(xiàn)象。

(3)安裝操作不規(guī)范:塔機進行多采用銷軸或螺栓進行標準節(jié)安裝，若選擇連接件型號或安裝程序有誤，則直接導致連接區(qū)域應力突變，出現(xiàn)裂紋，而超載和不規(guī)范操作等人為因素則可加快焊縫形成。

3 塔機無損檢測技術選取

塔機屬特種設備，因此無損檢測技術選取的好壞關系塔式使用效果，針對塔機焊縫特點，方法如下:

(1)焊縫表面檢測:表面檢測是焊縫檢測第一關，常采用目測法，目測不合格則焊縫必須返工，目測合格后對焊縫近表面再進行檢測，常采用磁粉檢測或滲透檢測。滲透檢測用在零部件焊接后，未進行噴涂和電鍍的場合;塔式在使用現(xiàn)場多采用磁粉檢測，因不受表面油漆等因素影響，且靈敏度高。

(2)焊縫內部檢測:針對塔機易出現(xiàn)焊縫的關鍵位置進行焊縫內部檢測，主要采用超聲波或射線檢測方法。針對塔身主弦桿和臂架型鋼“高厚”板材選取特點，以焊縫質量等級和焊接結果的真實性為出發(fā)點，應優(yōu)先選取射線檢測方法，因檢測精度高，結果可靠，范圍全面。而超聲波檢測對焊縫缺陷位置和數(shù)量比較準確，受影響因素多。所以在射線檢測不能滿足條件時再選擇超聲波檢測，兩者互補使用。

(3)焊縫實時檢測:因塔機工作環(huán)境和設備技術限制，焊縫實時檢測存在一定推廣難度，目前塔機均處于非工作載荷狀態(tài)下檢測，即焊縫表面檢測，發(fā)現(xiàn)焊縫后及時修補，滿足使用要求。而焊件內部隱患若未及時排查，易發(fā)生事故。根據(jù)上述檢測技術特點，可將聲發(fā)射檢測技術與信號處理技術相結合，對關鍵焊縫進行試驗，繼而可擴展至整臺塔機檢測。

4 結論

塔機焊縫檢測對保證產(chǎn)品質量、降低施工事故方面有著重要意義。將無損檢測技術應用到塔機設計、制造、安裝、使用和檢修等環(huán)節(jié)，綜合利用多種無損檢測技術集，整合資源，規(guī)范檢測流程，提高塔機運行安全。

［1］吳學松.2010 中國塔式起重機行業(yè)發(fā)展研討會:論道塔機安全與可持續(xù)發(fā)［J］.建筑機械化，2011，32(1):21-33.

［2］沈功田.中國無損檢測與評價技術的進展［J］.無損檢測，2008，(11).