劉愛軍 劉少杰/華北理工大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院

建筑結(jié)構(gòu)無損檢測方法綜述

劉愛軍 劉少杰/華北理工大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院

無損檢測是檢測行業(yè)新興的綜合性的應(yīng)用技術(shù)，其在保證產(chǎn)品質(zhì)量，保障使用安全，改進(jìn)制造工藝和降低成本等方面發(fā)揮著積極的作用。本文綜合概述了該技術(shù)的研究現(xiàn)狀、檢測方法的種類及其優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)展前景。

無損檢測；檢測方法；建筑結(jié)構(gòu)

一、無損檢測研究現(xiàn)狀

無損檢測是指在不損害檢測對象的使用性能、物理和化學(xué)特性的條件下，利用材料由于內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)異?；虼嬖谌毕荻鹌鋵帷⒙?、光、電、磁等反應(yīng)的變化，來探測與評價其內(nèi)部和表面缺陷、機(jī)械性能、化學(xué)性質(zhì)等。

20世紀(jì)60－70年代是無損檢測技術(shù)的發(fā)展興旺時期，各種無損檢測的新技術(shù)、新方法不斷出現(xiàn)。80－90年代，無損檢測儀器的研制和改進(jìn)方面得到迅速發(fā)展和提高，并迅速向工業(yè)現(xiàn)場和實(shí)用化發(fā)展[1]。常用的方法有：超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測。

（一） 超聲檢測

其原理是基于超聲波在試件中的傳播特性[2]。通過聲源產(chǎn)生超聲波，采用一定的方式使其在試件中傳播并與試件材料以及其中的缺陷相互作用。改變后的超聲波通過檢測設(shè)備被接收，根據(jù)接收的超聲波的特征，評估試件本身及其內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的特性。

其優(yōu)點(diǎn)是：1）對平面型缺陷十分敏感，一經(jīng)探傷便知結(jié)果；2）設(shè)備易于攜帶；3）穿透力強(qiáng)。其缺點(diǎn)有：1）作為耦合傳感器，要求被檢測表面光滑；2）難于探測出細(xì)小裂紋；3）設(shè)有參考標(biāo)準(zhǔn)，要求檢測人員有較高的素質(zhì)；4）不適用于形狀復(fù)雜的構(gòu)件。

（二） 射線檢測

它是指用射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法。 射線穿透檢測對象時呈指數(shù)規(guī)律被吸收衰減，當(dāng)物質(zhì)內(nèi)部存在缺陷時，在缺陷部位會形成對射線衰減的不規(guī)律，致使穿透缺陷部位的射線強(qiáng)度和其他部位不同[3]。這時通過膠片記錄下來，通過暗室處理后形成底片，根據(jù)底片黑度不均的影像來評定其缺陷。

其優(yōu)缺點(diǎn)包括：1）可以獲得缺陷的直觀圖像，定性準(zhǔn)確，對長度、寬度尺寸的定量也比較準(zhǔn)確；2）檢測結(jié)果有直接記錄，可長期保存；3）對體積型缺陷檢出率很高，對面積型缺陷，容易漏檢；4）適宜檢驗(yàn)厚度較薄的工件而不宜較厚的工件；5）適宜檢驗(yàn)對接焊縫，不適宜檢驗(yàn)角焊縫以及板材、棒材、鍛件等；6）對缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸的確定比較困難；7）檢測成本高、速度慢；8）具有輻射生物效應(yīng)，損害生物組織，危及生物器官的正常功能。

（三） 磁粉檢測

鐵磁性材料被磁化后，由于不連續(xù)的存在，使構(gòu)件表面和近表面的磁感應(yīng)線發(fā)生局部畸形而產(chǎn)生漏磁場。此磁場會吸附施加在構(gòu)件表面的磁粉，在適合的自然光或黑光燈下形成目視可見的磁痕，從而顯示不連續(xù)性的位置、形狀和大小[4]。

其優(yōu)點(diǎn)有：1）適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄，目視難以看出的不連續(xù)性；2）可檢測原材料、半成品、成品，還可對板材、型材、管材、鑄鋼件及鍛鋼件等進(jìn)行檢測；3）可發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、發(fā)紋、白點(diǎn)、折疊、冷隔和疏松等缺陷。其缺點(diǎn)是：1）限于磁性材料，探傷前必須清潔工件，涂層太厚會引起假顯示；2）某些應(yīng)用要求探傷后要退磁，難以確定工件深度。

（四） 滲透檢測

其原理是構(gòu)件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透劑后，在毛細(xì)管作用下，滲透液可以滲透進(jìn)表面開口缺陷中。去除表面多余的滲透液后，再在表面施涂顯像劑，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液。在一定的光源下，缺陷處的滲透液痕跡將被顯示，從而探測出缺陷的形狀及分布狀態(tài)[5]。

其優(yōu)點(diǎn)為：1）可檢測有色和褐色金屬的鑄件和焊件；2）具有較高的靈敏度；3）顯示直觀、操作方便、檢測費(fèi)用低。缺點(diǎn)有：1）涂料污垢及涂覆金屬等表面層會掩蓋缺陷；2）孔隙表面的漏洞也能引起假顯示；3）探傷前后必須清潔工件；4）難以確定缺陷的深度，不適于疏松多孔的構(gòu)件。

（五） 渦流檢測

它是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的檢測方法，適用于導(dǎo)電材料。給一個線圈通入交流電，在一定條件下通過的電流是不變的。當(dāng)線圈靠近檢測對象時，會感應(yīng)出渦流，從而使線圈電流發(fā)生改變。由于渦流的大小隨構(gòu)件內(nèi)有無缺陷而不同，所以線圈電流變化的大小可反映其缺陷。

其優(yōu)點(diǎn)是：1）可檢測導(dǎo)電材料表面或接近表面的裂紋、夾雜、折疊、凹坑、疏松等缺陷；2）能確定缺陷的位置和相對尺寸。缺點(diǎn)有：1）僅限于導(dǎo)體材料，應(yīng)用受限；2）難以判斷缺陷種類，不適用于非導(dǎo)電材料：

二、發(fā)展前景

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光、紅外、微波等技術(shù)被用于無損檢測領(lǐng)域，而傳統(tǒng)的常規(guī)技術(shù)也得到了豐富和發(fā)展[6]。目前，無損檢測技術(shù)正向快速化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、程序化和規(guī)范化方向發(fā)展，包括：

（一）由定性檢測逐步向定量檢測發(fā)展。檢測時不僅要求探測出缺陷的有無和位置，而且還要測定出缺陷的類型、尺寸、形狀和取向[7]。

（二）發(fā)展新材料和特異形構(gòu)件的無損檢測方法。隨著材料科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出一些新材料和異型結(jié)構(gòu)件，用原有方法常常難以進(jìn)行或達(dá)不到要求。

（三）發(fā)展自動化無損檢測系統(tǒng)。自動化無損檢測比非自動化無損檢測能提供更好的重復(fù)性、結(jié)果一致性和檢測的可靠性，降低了對操作人員素質(zhì)的要求，減少人為誤差的幾率。

（四）由材料和產(chǎn)品的無損檢測發(fā)展為與生產(chǎn)工藝和設(shè)計的綜合應(yīng)用。無損檢測目的，不僅僅能夠發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的缺陷，更可以改進(jìn)結(jié)構(gòu)建設(shè)和設(shè)計。

（五）發(fā)展綜合的檢測系統(tǒng)。為了更準(zhǔn)確更全面地檢測材料和結(jié)構(gòu)的質(zhì)量性能，應(yīng)注意建立由多種方法組成的綜合檢測系統(tǒng)[8]。

（六）加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的制定立，大力開展人員培訓(xùn)和等級資格認(rèn)證考核。

三、結(jié)束語

無損檢測發(fā)展至今，涵蓋了眾多學(xué)科，檢測方法多樣。其對建設(shè)或使用中的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，能及時發(fā)現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)安全與使用的隱患，采取必要的維護(hù)措施，保證了結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。

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