倫漢華

（廣東穩(wěn)固檢測(cè)鑒定有限公司 廣東 廣州 511453）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)工程在目前的建筑行業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景，其主要優(yōu)勢(shì)包括強(qiáng)度高、重量輕、可塑性大等方面。在鋼結(jié)構(gòu)工程的施工時(shí)，不同構(gòu)件常采用焊接方式進(jìn)行連接，因此焊縫質(zhì)量是鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，為了確保鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量，應(yīng)充分利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量作出有效檢測(cè)。

1 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要求

鋼結(jié)構(gòu)工程是一種以鋼材為主要材料的建筑工程，在現(xiàn)代建筑的發(fā)展當(dāng)中，鋼結(jié)構(gòu)工程逐漸得到了廣泛普及。相對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕和塑性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)工程連接方式主要包括螺栓連接與焊接，為了有效保證焊接質(zhì)量，為鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量提供保障，除了需要對(duì)焊接流程作出規(guī)范，也應(yīng)做好對(duì)焊縫質(zhì)量的檢測(cè)，確保焊縫的可靠性。目前在鋼結(jié)構(gòu)工程的焊縫檢測(cè)工作中，主要采用了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)主要是通過(guò)超聲、紅外、電磁與射線等方式，在不影響被檢測(cè)對(duì)象使用性能的前提下，完成對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)與缺陷的檢測(cè)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中存在的問(wèn)題，促進(jìn)焊接質(zhì)量的提升。

鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，需要嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中包括《鋼結(jié)構(gòu)工程施工和檢驗(yàn)規(guī)范》（GB50205—2001）、《焊縫無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)》（GBT29712—2013）、以及《焊縫無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定》（GBT11345—2013）等。比如根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工和檢驗(yàn)規(guī)范》（GB50205—2001）的規(guī)定，焊縫根據(jù)質(zhì)量要求與檢驗(yàn)方法，總共分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，在標(biāo)準(zhǔn)要求上也具有一定區(qū)別：三級(jí)焊縫只需要進(jìn)行外觀檢查，保證符合標(biāo)準(zhǔn)要求；一級(jí)和二級(jí)根據(jù)該項(xiàng)要求，除了需要進(jìn)行外觀檢查，還要利用超聲波檢查其中是否存在內(nèi)部缺陷，如果通過(guò)超聲波檢查無(wú)法有效進(jìn)行缺陷判斷，還應(yīng)采用射線檢查的方法，確保其符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。其中對(duì)于一級(jí)焊縫，超聲波、射線探傷比例均為100%；二級(jí)焊縫超聲波、射線探傷比例均為20%且均≥200mm；焊縫長(zhǎng)度＜200mm時(shí)應(yīng)對(duì)整條焊縫進(jìn)行探傷[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)種類

2.1 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)是一種應(yīng)用普遍的焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)類型，是指應(yīng)用頻率高于20000Hz超聲波進(jìn)行焊縫無(wú)損檢測(cè)的方法，其應(yīng)用原理為超聲波在不同的介質(zhì)之間傳播時(shí)，會(huì)發(fā)生反射與折射現(xiàn)象，因此在材料內(nèi)部存在缺陷問(wèn)題的情況下，由于存在聲阻抗差異，從而產(chǎn)生聲波的反射。在檢測(cè)時(shí)需要運(yùn)用專業(yè)儀器，通過(guò)超聲探頭向檢測(cè)對(duì)象內(nèi)部發(fā)射超聲波，而后利用探頭接收反射回波，并依據(jù)反射波在屏幕上的位置，以及波幅高低情況，最終完成對(duì)缺陷位置、大小的判斷。超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無(wú)損檢測(cè)，具有成本較低、準(zhǔn)確性強(qiáng)、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，其不足之處在于檢測(cè)結(jié)果缺乏直觀性，無(wú)法直接反映缺陷情況，而是通過(guò)展示波形，讓操作人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)作出判斷，并且容易受到材料自身品粒度、形狀等條件影響。

2.2 射線檢測(cè)技術(shù)

射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也是一種常用于焊縫缺陷檢測(cè)的技術(shù)，主要是利用X射線、γ射線等，對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，在射線透過(guò)焊縫位置時(shí)，能夠?qū)⒑附游恢玫膬?nèi)部情況在熒光屏上成像，顯示出焊縫缺陷的位置、大小及輪廓，該技術(shù)的操作方式可以劃分為照相觀察法、熒光屏觀察法兩種。其原理在于射線通過(guò)物體時(shí)，會(huì)發(fā)生一定程度的衰減，而不同物質(zhì)的衰減系數(shù)具有差異性。實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，射線檢測(cè)技術(shù)常用于具有高度封閉性大型鋼結(jié)構(gòu)工程的焊縫缺陷檢測(cè)，比如大型船體與鍋爐工程等。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)缺陷形狀的準(zhǔn)確判斷，并且能夠長(zhǎng)期保留底片，進(jìn)行有效記錄。在其應(yīng)用過(guò)程中需要注意的問(wèn)題為，射線的穿透力及入射角度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響較大，因此要求材料厚度在2～200mm之間。同時(shí)該技術(shù)檢測(cè)成本較高、用時(shí)較長(zhǎng)、設(shè)備體積較大，并且對(duì)操作人員身體也具有不良影響。

2.3 磁粉檢測(cè)技術(shù)

磁粉無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要是通過(guò)鋼材等鐵磁性材料在磁化后形成磁場(chǎng)的原理進(jìn)行焊縫缺陷檢測(cè)。在鐵磁性材料經(jīng)過(guò)磁化作用之后，會(huì)使材料內(nèi)部產(chǎn)生顯著的磁感應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生密集的磁感應(yīng)線。如果此時(shí)焊縫存在缺陷，會(huì)造成磁感應(yīng)線產(chǎn)生局部畸變，使其逸出材料表面形成漏磁場(chǎng)，對(duì)磁粉形成明顯的吸附作用，而后操作人員將磁粉或磁懸液均勻分布于材料表面，由于焊縫缺陷位置存在漏磁場(chǎng)，能夠吸附大量磁粉或磁懸液，形成局部聚集的現(xiàn)象，通過(guò)仔細(xì)觀察即可準(zhǔn)確判斷缺陷大小及位置等[2]。磁粉檢測(cè)技術(shù)具備操作簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確直觀、檢測(cè)速度快、成本低等突出優(yōu)勢(shì)，但也存在明顯局限性，比如只能有效用于材料表面、近表面缺陷檢測(cè)，同時(shí)只適用于鐵磁性材料的檢測(cè)，無(wú)法檢測(cè)奧氏體不銹鋼以及其他磁性較弱的材料。

2.4 滲透檢測(cè)技術(shù)

滲透檢測(cè)是指依靠毛細(xì)現(xiàn)象原理進(jìn)行檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，也稱為液體滲透檢測(cè)。在某一物體與液體進(jìn)行接觸時(shí)，如果物體自身存在縫隙，液體就會(huì)沿縫隙流動(dòng)。因此在檢測(cè)過(guò)程中，需要事先在焊縫表面涂抹滲透液，在焊縫表面存在縫隙和毛細(xì)管的情況下，滲透液進(jìn)入縫隙內(nèi)部，而后去除焊縫表面的滲透液，縫隙和毛細(xì)管內(nèi)的滲透液無(wú)法得到去除，從而對(duì)缺陷作出有效顯示。滲透檢測(cè)又可劃分為熒光滲透檢測(cè)、著色滲透檢測(cè)兩種，在操作流程上也較為相似。比如在著色滲透檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)確保焊縫溫度在10℃~50℃，表面照度在500Lx以上。滲透檢測(cè)技術(shù)對(duì)于各類材料都具有較好的應(yīng)用效果，能夠十分直觀地顯示缺陷，檢測(cè)過(guò)程受鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形狀、大小、缺陷位置的影響較小。其局限性主要為無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，并且對(duì)于細(xì)小缺陷的檢測(cè)效果不良。

3 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 合理選擇檢測(cè)技術(shù)

對(duì)上述檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要事先根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程的具體施工情況及檢測(cè)要求，選用合適的檢測(cè)技術(shù)手段，從而確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確有效。具體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以在內(nèi)部檢測(cè)中運(yùn)用超聲波檢測(cè)技術(shù)，而在表面和近表面缺陷檢測(cè)中運(yùn)用磁粉檢測(cè)技術(shù)。此外還應(yīng)根據(jù)檢測(cè)對(duì)象及檢測(cè)部位的區(qū)別，應(yīng)用不同的檢測(cè)技術(shù)。例如針對(duì)角焊縫與T型焊縫，以及坡口部位，一般采用超聲波檢測(cè)與磁粉檢測(cè)；其根部位主要運(yùn)用磁粉檢測(cè)；對(duì)接焊縫一般采用超聲波檢測(cè)與射線檢測(cè)兩種方式。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫缺陷定位

在焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，以超聲波檢測(cè)技術(shù)為例，需要在檢測(cè)時(shí)對(duì)焊縫缺陷作出準(zhǔn)確定位。定位方法一般可以選擇調(diào)整水平位置掃描速度，而后對(duì)比缺陷位置以及第一、二、三次波的對(duì)應(yīng)位置，對(duì)缺陷的大概范圍作出確定。其中，如果缺陷信號(hào)產(chǎn)生于二次波附近，可以判斷為表面缺陷，在缺陷信號(hào)處于一、二次波之間或二、三次波之間時(shí)，說(shuō)明缺陷位置在焊縫中間的位置。在缺陷信號(hào)位于一次波以及三次波附近的情況下，能夠說(shuō)明缺陷位置在焊縫根部。另外在檢測(cè)過(guò)程中，也應(yīng)注意反射干擾的現(xiàn)象。

3.3 缺陷波形識(shí)別

應(yīng)用超聲波檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于缺陷波形的識(shí)別是對(duì)缺陷作出有效判斷的關(guān)鍵步驟。鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫的常見缺陷主要包括氣孔、夾渣、未熔合、未焊透及裂紋等，針對(duì)上述不同類型的缺陷，其波形也會(huì)存在較為明顯的區(qū)別。

氣孔缺陷的產(chǎn)生原因主要是焊接過(guò)程中熔池高溫金屬所吸收的氣體沒(méi)有在冷卻前及時(shí)排出，使其內(nèi)部形成空洞，焊劑烘干不完全、電弧偏吹以及保護(hù)氣體不足都可能造成這一問(wèn)題[3]。氣孔缺陷的波形具備以下特點(diǎn)：對(duì)于單獨(dú)的氣孔，回波高度一般較小，波形也較為穩(wěn)定，在以某一方向進(jìn)行探測(cè)時(shí)所有反射波高度基本一致，而在輕微移動(dòng)探頭后反射波消失，定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)探頭，反射波高度隨之明顯變動(dòng)。密集氣孔的反射波具有集群的特點(diǎn)，波高根據(jù)每個(gè)氣孔大小各不相同，定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)探頭時(shí)波高變化明顯。

夾渣缺陷是在焊縫中具有條狀或點(diǎn)狀熔渣，對(duì)于點(diǎn)狀?yuàn)A渣來(lái)說(shuō)，與氣孔在回波信號(hào)上較為類似，而條狀?yuàn)A渣的波形一般為鋸齒狀。此類缺陷波幅一般偏低，一個(gè)主峰上具有多個(gè)小峰，如果將探頭平移，波幅具有波動(dòng)性，氣孔夾渣回波圖如圖1所示。

圖1 氣孔夾渣回波

未熔合缺陷是金屬與母材沒(méi)有進(jìn)行熔合連接的問(wèn)題。該缺陷的波形表現(xiàn)為對(duì)探頭進(jìn)行平移時(shí)，波形較為穩(wěn)定，而對(duì)其兩側(cè)進(jìn)行探測(cè)，波幅呈現(xiàn)出很大差異性。因此一般只在一個(gè)側(cè)面開展探測(cè)工作。

4 結(jié)論

鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)于保證鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量具有關(guān)鍵意義。具體進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要在全面分析材料特點(diǎn)與工程要求的基礎(chǔ)上選擇合適的檢測(cè)技術(shù)。