劉國棟 薛留軍 王九方 唐旭東

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1 鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)發(fā)展的歷程分析

無損檢測技術(shù)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段，即無損探傷（Non destruct iveinspection，NDI）、無損檢測（Non destruc tivetesting，NDT）和無損評(píng)價(jià)（Non destructive evaluation，NDE）。目前一般統(tǒng)稱為無損檢測（NDT），而不是特指上述的第二階段。無損檢測主要是應(yīng)用聲、光、磁、電等諸多特性，在不影響檢測對(duì)象應(yīng)用性能的基礎(chǔ)上，檢測被間對(duì)象之中是否有缺陷以及不均勻性，可給出缺陷的位置、數(shù)量、性質(zhì)以及大小等諸多信息，如此就可以判斷出被檢對(duì)象所處的技術(shù)狀態(tài)，全部技術(shù)手段的總稱，不僅僅在產(chǎn)品質(zhì)量中有著十分重要的作用，目前已經(jīng)被諸多科技人員以及企業(yè)界而認(rèn)同，并且對(duì)運(yùn)行中設(shè)備檢查也有著十分重要的意義。

無損探傷技術(shù)主要于20世紀(jì)50-60年代開始得到應(yīng)用，作為無損檢測的初級(jí)階段，其特點(diǎn)是技術(shù)和任務(wù)都較為簡單。在技術(shù)手段上可選擇的并不豐富，主要采用超聲、射線等技術(shù)；在任務(wù)上主要是檢測試件是否存在缺陷或者異常，其基本任務(wù)是在不破壞產(chǎn)品的情況下發(fā)現(xiàn)零件或者構(gòu)件中的缺陷，滿足工程需要，其檢測結(jié)論主要分為有缺陷和無缺陷兩類。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是生產(chǎn)對(duì)無損檢測技術(shù)的需求不斷提升，僅僅檢測出是否有缺陷顯然不能滿足人們的實(shí)際需求。在無損檢測這一發(fā)展階段，不僅僅是探測出試件是否含有缺陷，還包括探測試件的一些其他信息，如缺陷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、位置等，并試圖通過檢測掌握更多的信息，對(duì)于國際上的工業(yè)發(fā)達(dá)國家，這一階段大致開始于20世紀(jì)70年代末或者80年代初。

盡管第二階段的無損檢測技術(shù)已經(jīng)能夠滿足大部分工業(yè)生產(chǎn)的需求，但是隨著對(duì)材料、構(gòu)件等質(zhì)量要求不斷提高，特別是對(duì)在役設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性的需求越加突出，無損檢測技術(shù)進(jìn)入了第三階段，即無損評(píng)價(jià)階段。這一階段的一個(gè)標(biāo)志性事件是1996年在新德里召開的第14界世界無損檢測大會(huì)（Word conferenceon NDT，WCNDT）上，提出了將無損檢測變?yōu)闊o損評(píng)價(jià)這一重要觀點(diǎn)，并很快被各國無損檢測界所接受[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測技術(shù)種類

2.1 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)是一種應(yīng)用普遍的焊縫無損檢測技術(shù)類型，是指應(yīng)用頻率高于20000Hz超聲波進(jìn)行焊縫無損檢測的方法，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。在檢測時(shí)需要運(yùn)用專業(yè)儀器，通過超聲探頭向檢測對(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。超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測，具有成本較低、準(zhǔn)確性強(qiáng)、檢測速度快、操作簡單等優(yōu)勢(shì)，其不足之處在于檢測結(jié)果缺乏直觀性，無法直接反映缺陷情況，而是通過展示波形，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 TOFD 檢測

TOFD指的是衍射時(shí)差法超聲檢測技術(shù)，應(yīng)用的是一發(fā)一收兩個(gè)寬帶窄脈沖探頭來進(jìn)行檢測，探頭對(duì)于焊縫中心線來說可以對(duì)稱布置，發(fā)射探頭就會(huì)出現(xiàn)非聚焦縱波約束，也會(huì)從一定角度而被入射到被檢工作之中，在這之中一些波束會(huì)沿著近表面?zhèn)鞑ザ饾u被接收探頭進(jìn)行接收，但是一些波束通過底面后則會(huì)被反射到探頭而接收，一部分波束通過底面反射之后而被探頭接收，接收探頭可以的通過接手缺陷尖端的衍射信號(hào)和視察來對(duì)缺陷的位置以及高度進(jìn)行確定。

TOFD檢測技術(shù)可以對(duì)多種缺陷進(jìn)行針對(duì)性的檢測，檢測速度非?？欤梢苑磸?fù)進(jìn)行檢測，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生任何的影響，也不需要特別進(jìn)行防護(hù)，可以與其他工作內(nèi)容同時(shí)進(jìn)行，檢測數(shù)據(jù)分析精準(zhǔn)，以直觀的方式進(jìn)行展示，妥善保存。該檢測方法有效益良好：①避免其他因素的影響，對(duì)工期造成損失，并節(jié)省射線檢測所需的大量檢測平臺(tái)搭設(shè)、機(jī)械臺(tái)車和人員配合費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著；②提高了對(duì)裂紋和未熔合等危險(xiǎn)性缺陷檢測的準(zhǔn)確性，保證施工質(zhì)量；

2.3 超聲相控陣技術(shù)

在超聲技術(shù)的發(fā)展中，不僅僅有TOFD技術(shù)，同時(shí)也有PAUT，指的是超聲相控陣檢測技術(shù)，該技術(shù)發(fā)展較快，但是目前還沒有建立國家標(biāo)準(zhǔn)。超聲相控陣檢測技術(shù)應(yīng)用不同形狀的元換能器出現(xiàn)以及接受超聲波束，可以通過控制環(huán)能器陣列之中各個(gè)陣元發(fā)射或者是接受脈沖的不同延遲時(shí)間，實(shí)現(xiàn)改變聲波到達(dá)或者是來自物體中某一個(gè)點(diǎn)的相位關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)同聲束方向的改變，確保實(shí)現(xiàn)超聲波的偏轉(zhuǎn)、聚焦以及掃描等。接著應(yīng)用機(jī)械掃描同電子掃描之間結(jié)合的形式確保圖像可以成像[2]。

2.4 滲透檢測

滲透檢測技術(shù)能否發(fā)揮效用，取決于滲透液的滲透力，而滲透力與液體表面張力、液體與鋼結(jié)構(gòu)部件表面之間濕潤角的大小以及滲透液粘度等因素有關(guān)。在進(jìn)行檢測時(shí)，其檢測效果還與鋼結(jié)構(gòu)表面的毛細(xì)現(xiàn)象有關(guān)，鋼結(jié)構(gòu)表面相對(duì)來說是比較光滑清潔的，將滲透力比較強(qiáng)的液體涂抹于表面，如果內(nèi)部有缺陷，液體會(huì)隨著表面裂紋滲透進(jìn)內(nèi)部；將滲透液清洗后，涂抹上顯示液，就可以掌握內(nèi)部缺陷問題。

2.5 外觀檢查

外觀檢查主要通過目測的方式對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接情況和工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)，外觀檢查是質(zhì)量檢測基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，只有進(jìn)行了目視檢測過程，后續(xù)的檢測工序才會(huì)進(jìn)行下去。比如，經(jīng)過目測或者直接測量的方式，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的尺寸以及形狀做初步判斷，一旦發(fā)現(xiàn)不合格的外觀缺陷，首先要進(jìn)行打磨或者修整，然后在進(jìn)行更加深入的儀器檢測[3]。

3 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)工程無損檢測技術(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)上選擇合適的檢測技術(shù)。