茅向前、周強(qiáng)

（浙江交工交通科技發(fā)展有限公司，浙江杭州 311112）

0 引言

在當(dāng)今的橋梁工程中，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種非常典型且常用的結(jié)構(gòu)形式。而在此類橋梁的施工中，其鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量將會(huì)對(duì)整體橋梁的質(zhì)量與安全起到直接的影響作用。在完成了鋼結(jié)構(gòu)焊接之后，科學(xué)合理的質(zhì)量檢測(cè)十分重要。就目前來(lái)看，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫質(zhì)量檢測(cè)中最為常用且有效的技術(shù)形式[1]。因此，相關(guān)單位一定要加強(qiáng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究，然后以實(shí)際的工程情況作為依據(jù)，將無(wú)損檢測(cè)技術(shù)合理應(yīng)用其中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)焊縫質(zhì)量的科學(xué)檢測(cè)，讓焊縫缺陷問題得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和及時(shí)解決。這對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的焊縫問題解決及其后續(xù)應(yīng)用效果保障都具有非常積極的影響與意義。

1 工程概況

此次所研究的是某市大橋的建設(shè)施工，在該橋梁工程中，共進(jìn)行了四聯(lián)機(jī)動(dòng)車匝道的設(shè)置，一是NR機(jī)動(dòng)車匝道，二是NL 機(jī)動(dòng)車匝道，三是B 機(jī)動(dòng)車匝道，四是C 機(jī)動(dòng)車匝道；同時(shí)進(jìn)行了五聯(lián)非機(jī)動(dòng)車匝道的設(shè)置，一是RA 非機(jī)動(dòng)車匝道，二是RB 非機(jī)動(dòng)車匝道，三是RC 非機(jī)動(dòng)車匝道，四是RD 非機(jī)動(dòng)車匝道，五是RE 非機(jī)動(dòng)車匝道。每一個(gè)匝道的結(jié)構(gòu)都屬于連續(xù)鋼箱梁形式。在完成了鋼箱梁的焊接施工之后，為實(shí)現(xiàn)其焊縫質(zhì)量的良好保障，建設(shè)單位特進(jìn)行了其焊縫的無(wú)損檢測(cè)。檢測(cè)中，以我國(guó)的《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（Q/CR 9211—2015）以及《焊縫無(wú)損檢測(cè)焊縫磁粉檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)》（GB/T 26952—2011）中的相關(guān)規(guī)定作為依據(jù)，對(duì)其焊縫質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。本文主要對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在該工程鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量檢測(cè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。

2 無(wú)損檢測(cè)的主要技術(shù)類型

就目前的鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫無(wú)損檢測(cè)來(lái)看，其主要的技術(shù)類型包括以下幾個(gè)方面。

一是超聲檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)的主要應(yīng)用原理是對(duì)聲阻抗加以有效利用，通過聲源來(lái)實(shí)現(xiàn)超聲波的產(chǎn)生，然后使其進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)焊縫中，在遇到了兩側(cè)的差異性聲阻抗界面之后，超聲波便會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，檢測(cè)設(shè)備也會(huì)立即接收到相應(yīng)的信號(hào)。對(duì)于檢測(cè)到的超聲波信號(hào)，檢測(cè)設(shè)備會(huì)對(duì)其波形特征進(jìn)行觀察和分辨，然后以此為依據(jù)，對(duì)焊縫內(nèi)部的質(zhì)量缺陷情況及其缺陷特征進(jìn)行分析。按照《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（Q/CR 9211—2015）中的相關(guān)規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)焊縫的超聲檢測(cè)等級(jí)和范圍如表1所示。

表1 鋼結(jié)構(gòu)焊縫的超聲檢測(cè)等級(jí)和范圍

二是X 射線檢測(cè)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)主要是對(duì)衰減原理加以科學(xué)利用，在鋼結(jié)構(gòu)焊縫有質(zhì)量缺陷存在的情況下，從焊縫中透過的X 光強(qiáng)度便會(huì)出現(xiàn)變化，膠片曝光量（感光量）也會(huì)出現(xiàn)不同，膠片上會(huì)投影出焊縫內(nèi)部的具體缺陷情況，包括缺陷所在的位置、缺陷的形狀、缺陷的大小等，這樣便可讓相關(guān)單位和檢測(cè)人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊縫內(nèi)部缺陷做到更加直觀、準(zhǔn)確的了解[2]。按照《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（Q/CR 9211—2015）中的相關(guān)規(guī)定，在通過X 射線進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊縫無(wú)損檢測(cè)的過程中，其檢測(cè)等級(jí)和范圍如表2所示。

表2 鋼結(jié)構(gòu)焊縫X 射線無(wú)損檢測(cè)中的檢測(cè)等級(jí)和范圍

三是磁粉檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)主要是對(duì)具有鐵磁性的工件進(jìn)行檢測(cè)，其主要檢測(cè)原理是在外加磁極所具有的磁化作用下，工件焊縫如果存在缺陷，其缺陷位置上的磁力線就會(huì)出現(xiàn)局部變形現(xiàn)象，這樣便可檢測(cè)到漏磁場(chǎng)形成。因?yàn)楸粶y(cè)工件上有磁粉存在，這些磁粉將會(huì)以磁痕的形式聚集在漏磁場(chǎng)上。在光照條件適當(dāng)?shù)那闆r下，磁痕將會(huì)清晰可見，這樣便可讓原本并不顯著的缺陷更加清晰地展現(xiàn)出來(lái)，以便檢測(cè)人員對(duì)缺陷所在位置、缺陷形狀及其大小做到科學(xué)判斷[3]。根據(jù)《焊縫無(wú)損檢測(cè)焊縫磁粉檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)》（GB/T 26952—2011）中的相關(guān)規(guī)定，磁粉檢測(cè)中的鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷檢測(cè)等級(jí)和范圍情況如表3所示。

表3 磁粉檢測(cè)中的鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷檢測(cè)等級(jí)和范圍情況

3 鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用分析

3.1 超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

將SF730 型數(shù)字超聲波探傷儀應(yīng)用到該工程鋼結(jié)構(gòu)焊縫的超聲無(wú)損檢測(cè)中，以保證鋼結(jié)構(gòu)性能符合標(biāo)準(zhǔn)。因鋼結(jié)構(gòu)板的厚度不同，所以檢測(cè)中采用了不同的探頭頻率、不同的晶片尺寸以及不同探頭角度的橫波斜探頭。檢測(cè)中，選擇的試塊型號(hào)為RB-2、RB-1以及CSK-1A。將化學(xué)漿糊用作耦合劑，檢測(cè)前需要對(duì)焊縫表面做打磨處理，并將熱影響區(qū)域中的油垢、鐵屑以及焊接飛濺等雜質(zhì)清理干凈。表4 是此次超聲檢測(cè)中的主要技術(shù)參數(shù)。

表4 此次超聲檢測(cè)中的主要技術(shù)參數(shù)

此次共對(duì)2340 條裂縫進(jìn)行了超聲檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其中的28 條存在缺陷，需要進(jìn)行返修。表5 為該次超聲檢測(cè)中獲得的具體檢測(cè)結(jié)果。

表5 此次超聲檢測(cè)中獲得的具體檢測(cè)結(jié)果

3.2 X 射線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

此次工程中，也采用X 射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)。檢測(cè)中，選擇的是XXG-3005 型X 射線無(wú)損探傷檢測(cè)設(shè)備。具體檢測(cè)中，主要將《焊縫無(wú)損檢測(cè)射線檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)第1 部分：鋼、鎳、鈦及其合金》（GB/T 37910.1—2019）中的相關(guān)規(guī)定作為依據(jù)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)。檢測(cè)中，其透照方式選擇的是單壁單影形式，膠片選擇的是柯達(dá)R400，增感方式是前后屏0.03mm，底片黑度控制在2.3 及以上，像質(zhì)計(jì)類型設(shè)定為W10-W16，焦距控制在500～600mm 之間[4]。透照過程中，需按照苯基曝光曲線來(lái)進(jìn)行透照管電壓的合理選擇，在穿透力得以良好保障的基礎(chǔ)上，盡量將電壓降低，這樣才可以有效提升檢測(cè)設(shè)備的精準(zhǔn)度。該次共檢測(cè)了185 條焊縫，其中存在缺陷的焊縫共5 條。表6 為此次橋梁工程鋼結(jié)構(gòu)焊縫X 射線檢測(cè)結(jié)果。

表6 此次橋梁工程鋼結(jié)構(gòu)焊縫X 射線檢測(cè)結(jié)果

3.3 磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

此次磁粉檢測(cè)中，將微型磁軛探傷儀用作檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)前先做好焊縫和熱影響區(qū)域的打磨處理，將鐵銹和焊接飛濺等雜質(zhì)清除。將黑油磁懸液和反差增強(qiáng)劑均勻噴涂到檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，以此來(lái)加強(qiáng)磁痕顯示清晰度。對(duì)磁軛頭進(jìn)行合理選擇，并做好磁軛間距控制，讓探傷儀和鋼構(gòu)件之間能夠達(dá)到良好的貼合效果，且需要將提升力控制在44N 及以上。同時(shí)，在檢測(cè)之前，技術(shù)人員還需要對(duì)探傷儀做好靈敏度檢測(cè)，檢測(cè)中，需要在工件上貼好靈敏度試片，首先噴涂反差增強(qiáng)劑，其次將磁場(chǎng)施加在被測(cè)工件上使其磁化，磁化過程中，需做好磁懸液的噴灑，最后觀察磁痕在標(biāo)準(zhǔn)試片上的顯示情況，如果出現(xiàn)了磁痕，則表明試件上的焊縫存在缺陷，且缺陷位置及其形狀與磁痕一致[5]。在完成了提升力與靈敏度檢測(cè)之后，磁粉檢測(cè)便可立即開始。檢測(cè)中，先將反差增強(qiáng)劑噴涂到焊縫上，采用十字交叉法對(duì)被檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行磁化處理，每一次的磁化區(qū)域都應(yīng)該有重疊部分，每一個(gè)位置都需要進(jìn)行1～3s 的磁化，反復(fù)進(jìn)行兩次，在此過程中需做好磁懸液噴灑。然后通過目測(cè)的方式對(duì)磁痕顯示情況進(jìn)行觀察，為確保微小磁痕的觀察效果，可利用放大鏡進(jìn)行磁痕觀察，如果光照條件不佳，則需要應(yīng)用外加光源。該次檢測(cè)中，共對(duì)1856 條焊縫進(jìn)行了磁粉檢查，其中的缺陷焊縫共25 條。

對(duì)于檢測(cè)出的缺陷，焊接技術(shù)人員對(duì)其重新進(jìn)行了焊接和打磨處理，處理后繼續(xù)復(fù)檢，直到合格為止（但是通常需將返修次數(shù)控制在2 次及以內(nèi)）。

在對(duì)缺陷焊縫進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，缺陷的主要成因包括兩點(diǎn)，一是在十字焊縫焊接過程中，當(dāng)完成一條焊縫焊接之后，焊接技術(shù)人員在沒有做好十字交叉口處理的情況下便直接進(jìn)行另一條焊縫的焊接，這樣就在十字交叉口處出現(xiàn)了急劇過度情況，導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而很容易形成缺陷。二是由于施工期間恰逢梅雨時(shí)節(jié)，施工環(huán)境濕度較大，焊接坡口邊緣位置很容易出現(xiàn)返銹現(xiàn)象，加之焊接技術(shù)人員責(zé)任心不足，在沒有做好除銹處理的情況下就直接進(jìn)行焊接，從而導(dǎo)致了焊縫缺陷[6]。

為有效解決上述問題，在對(duì)缺陷焊縫進(jìn)行重新焊接處理并檢測(cè)合格之后，施工單位將所有焊接技術(shù)人員召集在一起，對(duì)具體的焊接施工順序及其方法進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)，并著重強(qiáng)調(diào)了焊接之前的除銹處理與焊絲焊劑烘干處理。經(jīng)后續(xù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，此類焊縫缺陷得到了顯著降低。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行橋梁工程的建設(shè)施工中，鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量的控制是確保整體施工質(zhì)量的關(guān)鍵。而在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是最為常用且有效的技術(shù)形式。因此，相關(guān)單位與工作人員一定要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)做到充分了解，明確其主要的檢測(cè)方法和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，然后以此為依據(jù)，將其應(yīng)用到具體的鋼結(jié)構(gòu)焊縫檢測(cè)中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)焊縫缺陷的科學(xué)、準(zhǔn)確檢測(cè)。對(duì)于檢測(cè)出的缺陷，施工單位一定要及時(shí)做好返修處理，處理之后需再一次進(jìn)行復(fù)核，直到所有缺陷都得到有效處理并檢測(cè)合格為止。同時(shí)，施工單位也應(yīng)該對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量問題的主要成因進(jìn)行科學(xué)分析，并以此為依據(jù)，采取合理的措施來(lái)做好焊接施工管理及其質(zhì)量控制。通過這樣的方式，才可以讓橋梁工程鋼結(jié)構(gòu)焊接施工質(zhì)量得到良好保障，為橋梁工程后續(xù)的應(yīng)用效果及其安全性奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。