樊裕林

中鐵九局集團工程檢測試驗有限公司 遼寧沈陽 110025

1 鋼結(jié)構(gòu)橋的常見缺陷及現(xiàn)行檢測方法

鋼結(jié)構(gòu)橋梁病害多為荷載反復(fù)作用下導(dǎo)致的疲勞裂紋。所有的鋼結(jié)構(gòu)橋在焊縫處都會有些缺陷和瑕疵，在橋梁服役承受荷載時，這些缺陷往往會導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。裂紋病害大體分為2類：①主要構(gòu)件連接部位在主應(yīng)力循環(huán)作用下引發(fā)的疲勞裂紋；②構(gòu)造細節(jié)在缺陷處因受到外荷載或振動引發(fā)面外變形而導(dǎo)致的裂紋。在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中，無論是正交異性鋼橋面板，還是鋼桁架橋梁或是其他形式的鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)造，裂紋控制和檢測都是一個無法回避的重點難題。因此在建成的鋼結(jié)構(gòu)橋梁中，亟需對裂紋進行檢測以便定制出科學(xué)合理的維修方案。目前，我國的鋼結(jié)構(gòu)橋仍沒有自己的無損檢測規(guī)范。借鑒鍋爐壓力容器的標準，適用性仍需探討。鋼橋面板裂紋的現(xiàn)場檢測多采用目視檢測、磁粉檢測、滲透檢測，但這些方法僅能夠測量淺層裂紋，有明顯的局限性。常用的無損檢測方法有超聲波探傷法、射線照相法、渦流檢測法等，可在一定程度上實現(xiàn)鋼橋內(nèi)部缺陷的檢測。近年來有一些新的無損檢測技術(shù)得到長足的發(fā)展和應(yīng)用，如聲發(fā)射探傷法。

2 公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)應(yīng)用

2.1 超聲波檢測

超聲波檢測一般用于焊縫、型材、鍛件和鑄件，不適用于在形狀方面過于奇怪復(fù)雜和表面較粗糙的工件。在應(yīng)用超聲波檢測時，我們主要注意的是焊縫中是否有裂縫和氣孔夾渣等缺陷。另外也會觀察焊縫中是否存在著未焊透、未融合類似的情況。

2.2 X射線檢測

X射線檢測一般用于焊縫、鑄件，它不適用于型材和鍛件。我們應(yīng)用X射線時候，檢測缺陷主要包括未焊透情況和氣孔夾渣等。在射線檢測中，根據(jù)射線的放射源不同，檢測儀器能夠檢測的深度也不同，利用X射線進行探測可以確定缺陷的位置，大小尺寸以及種類。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)焊縫射線無損檢測法

射線無損檢測技術(shù)借助射線發(fā)射儀器或者放射性同位素作為射線發(fā)出源，在射線接觸到待檢測焊縫時，射線將出現(xiàn)不同程度的衰減，由于待檢測焊縫及母材存在厚度差，射線采集膠片上記錄了不同的射線強度值，射線強度以不同數(shù)量的光子表現(xiàn)，將膠片拿到暗室內(nèi)處理后，根據(jù)膠片上不同暗度的影像情況，對焊縫缺陷做出定性判定。同其他焊縫檢測技術(shù)相比，射線檢測結(jié)果識別精度及效率最高，可以及時輸出缺陷圖像信息； 可以將不同位置的焊縫射線檢測結(jié)果保留在膠片上，便于檢測數(shù)據(jù)的長期保存。但是，射線檢測在具體的焊縫檢測中也存在一些缺陷，首先，射線檢測技術(shù)的成本較高，必須借助高頻率射線發(fā)射儀，且還必須提供膠片等耗材； 此外，射線焊縫檢測在平板對接焊縫的檢測中精度較低，若射線投射放線與焊縫缺陷相互垂直時，將無法檢測；最后，使用射線檢測存在較高的安全隱患，一旦控制不當(dāng)，將對檢測人員造成損害，檢測長期置身在射線污染環(huán)境中，很容易誘發(fā)癌變。

2.4 渦流檢測

渦流檢測與射線、超聲、磁粉、滲透一起構(gòu)成了無損檢測的五種常用方法。其基本原理是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的。適用于導(dǎo)電材料，故該方法可用于鋼橋的檢測。當(dāng)導(dǎo)體（被測結(jié)構(gòu)）處在變化的磁場或者相對于磁場有相對運動時，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部有缺陷（裂紋、氣泡、夾渣等）會影響導(dǎo)體的渦流的變化。所以渦流的大小、分布形態(tài)、磁導(dǎo)率等物理量都與包含了材料的許多重要的信息。渦流檢測的優(yōu)點：①特別適用于薄、細導(dǎo)電材料。對于粗厚材料只能用于表面和近表面的檢測（原因主要在于交變電流通過導(dǎo)體的“集膚效應(yīng)”）；②不需要耦合劑可非接觸檢測，易實現(xiàn)自動化；③檢測速度快；④可用于高溫檢測；⑤可用于小零件和截面形狀復(fù)雜的異性材料的檢測。渦流檢測的局限：①渦流檢測的對象必須是導(dǎo)電材料，且只適用于表面缺陷的檢測，不適用于金屬深層缺陷的檢測；②激勵頻率高時金屬表面渦流密度大，激勵頻率低則渦流深度增加，單表面渦流密度下降，故探傷深度與表面?zhèn)麢z測靈敏度相互矛盾；③穿過式線圈檢測時，所獲得的信息是被檢構(gòu)件一段長度上的各種影響因素的累積效果，而無法測得損傷具體位置；④至今仍無法實現(xiàn)定量檢測。

3 結(jié)語

隨著鋼結(jié)構(gòu)橋在我國的廣泛應(yīng)用，無損檢測在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中有著很大的應(yīng)用前景。本文介紹了超聲檢測、射線檢測和渦流檢測三種常用對鋼結(jié)構(gòu)橋梁缺陷進行檢測的方法，這些方法可對缺陷性質(zhì)做出比磁粉檢測、滲透檢測更為精準的檢測，各有優(yōu)缺點。聲發(fā)射作為新興技術(shù)，有著上述方法都不具有的實時監(jiān)測、受結(jié)構(gòu)幾何形狀影響較小的優(yōu)點。本文總結(jié)了近年來聲發(fā)射技術(shù)的在裂紋定位與疲勞壽命預(yù)測的研究與進展，雖然聲發(fā)射技術(shù)經(jīng)常被應(yīng)用于航天、壓力容器領(lǐng)域中，但在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的應(yīng)用及其規(guī)范標準的建立則有待進一步的發(fā)展。