鋼結構工程焊縫無損檢測技術探究
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摘 要 鋼結構工程中，焊接是一種鋼構件連接、加固的重要方式，特別是在一些大跨度、高層的鋼結構工程中，對鋼構件的焊接質量提出了嚴格要求。如果焊接過程中出現了裂紋、氣孔、夾渣等質量問題，將會對鋼結構工程的整體質量和安全構成嚴重威脅。另外，隨著鋼結構工程使用年限的增加，也有可能因為應力集中、地基沉降等問題，引起鋼結構變形、焊接部位開裂。因此，無論是在鋼結構工程施工還是使用中，焊縫無損檢測都是十分必要的。本文著重介紹了超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測以及滲透檢測四種無損檢測技術，并就其基本原則、應用優缺點等展開了簡要分析。
關鍵詞 鋼結構;無損檢測;超聲檢測;射線檢測;磁粉檢測;滲透檢測
1 超聲檢測
1.1 檢測原理
將超聲設備靠近被檢測鋼材，兩者的間隔距離不宜超過50cm，利用超聲探頭發出超聲波，然后沿著鋼材勻速移動超聲探頭，往復2～3遍。超聲波接觸被檢測鋼材后，會發生反射、折射，這些超聲波會被檢測儀器重新收集。待完成測試工作后，利用儀器將這些收集到的超聲波進行分析，最終可以在儀器的顯示界面上根據波形判斷出被測鋼材焊縫處有無缺陷，以及缺陷的位置、大小等具體信息。
1.2 優缺點分析
（1）優點方面。在體育場館或橋梁工程中，都是以鋼結構作為主要材料，鋼構件數量多、檢測任務重，對無損檢測的效率提出了較高的要求。超聲檢測的主要設備是一套超聲檢測儀，以及配套使用的超聲探頭等輔助設備，整體來看所用設備較為單一，并且體積較小，方便攜帶。
（2）缺點方面。在復雜環境下，或是對于形狀不規則的鋼材，發出的超聲波會有嚴重損耗，接收到的超聲波信號微弱，可能會影響到檢測精度。
1.3 設備的選擇
?。?）超聲探頭。頻率是影響對缺陷定量可靠性的重要因素，它決定著能檢出缺陷的理論最小分辨率，所以針對鋼結構缺陷的特點，探頭采用頻率取2.5MHz-10MHz為宜。
?。?）超聲儀器。選擇PXUT-350全數字超聲波檢測儀，這種檢測儀抗沖擊抗干擾力強，且在操作過程中均有中文提示，智能化操作，并能長期保存檢測數據。
?。?）耦合劑。耦合劑的聲阻抗應盡量與工件的聲阻抗接近以提高透聲性，且黏度要適當易清理等。綜合考慮鋼結構焊縫的各檢測因素，常選用洗滌劑及化學糨糊作為耦合劑[1]。
2 射線檢測
2.1 檢測原理
X射線具有較強的穿透性，檢測前先在待測鋼材的下方放置感光膠片。然后使用X射線機照射待測鋼材，操作方法類似超聲波檢測。當X射線掃過鋼材后，會在感光膠片上產生潛影，整體上為暗灰色。如果照射過程中遇到了缺陷，由于缺陷處對X射線的阻擋效果較差，就會在感光膠片上形成光亮的影像。完成掃描后，將感光膠片像洗照片一樣進行處理，得到可以明顯觀察到缺陷的底片。
2.2 優缺點分析
?。?）優點方面。隨著技術的成熟，現階段一些便攜式的X射線機已經得到了廣泛應用，在進行高空焊縫無損檢測時，提供了較大的便利性，也有利于保證檢測工作的安全性。檢測所得的底片，可以長期保存。特別是對于檢測到的缺陷，后期可以將多次檢測結果進行對比，以便于工程管理人員動態跟蹤缺陷的變化情況。如果一些微小的缺陷，經過對比底片發現缺陷逐漸擴大，則需要引起重視并及時處理。
?。?）缺點方面。X射線對人體有一定的危害，尤其是對于長期工作在一線的檢測人員，長時間接觸X射線的危害也會更加顯著。
2.3 儀器的選擇
?。?）X射線管。X射線管的能量可以通過調節管電壓控制，按照試件的厚度選用合適的管電壓，調節比較精確的電流，從而獲得較高的對比度和靈敏度，在透照薄壁的管件或板件具有比較大的優勢。
（2）X射線照相檢驗像質計。像質計是用來檢查和評價射線底片影像質量的工具。工業射線照相用的像質計大致有金屬絲型、孔型和槽型三種。我國的標準采用金屬絲型[2]。
3 磁粉檢測
3.1 檢測原理
使用電磁法讓被測鋼材具有磁性，然后在被測鋼材的表面，均勻地撒上一層磁粉。如果鋼構件焊接完好，則磁粉均勻分布;反之，如果鋼構件焊接部位存在細微的缺陷，磁化鋼材的缺陷部位會因為漏磁而造成磁場畸變，在磁場的吸引作用下，表面磁粉聚集形成磁痕，由此可以判斷缺陷的位置。
3.2 優缺點分析
?。?）優點方面。適用性較強，只要是鐵磁性材料，基本上都可以使用磁粉探傷法進行焊縫檢測。另外，像一些隱蔽性較強的缺陷，使用超聲波或X射線法，可能會因為X射線被遮擋等原因，無法準確檢測到缺陷。而使用磁粉檢測，只要有缺陷，就會發生漏磁現象，也就能夠判斷出缺陷所在位置。
?。?）缺點方面。如上文所述，磁粉探傷只適用于能被磁化的材料，目前一些工程中使用的奧氏體不銹鋼、鋁合金等，則不適合使用磁粉檢測法。
4 滲透檢測
4.1 檢測原理
在待測鋼材的表面，均勻地涂上一層熒光材料。靜置一段時間后，將表面熒光材料清除干凈。然后在重新向待測鋼材表面噴涂顯像劑。在光線較暗的環境下，使用紫外燈進行照射。在被測鋼材焊接部位表面完好的情況下，紫外燈照射后無明顯變化;反之，如果焊接部位有缺陷，由于第一次噴涂熒光材料后，部分材料會由缺陷部位向內滲漏，清掃后仍然有部分熒光材料殘存于缺陷中。第二次噴涂顯像劑后，兩者發生化學反應，在紫外燈照射下呈現出特殊顏色（根據顯像劑種類的區別顏色不同）。
4.2 優缺點分析
（1）優點方面。檢測效果直觀、明顯，靈敏度較好，一般缺陷寬度在1微米以上，都可以通過滲透法檢測到，另外在檢測成本上，相比于上文提及的超聲波、X射線等也有一定優勢。
（2）缺點方面。結合其檢測原理可知，熒光材料只能作用于表面。因此對于內部缺陷，滲透檢測法是無法檢測出來的。還有就是對于檢測結果，只能表明缺陷的位置、形狀，但是對于缺陷深度等信息，也無法表示出來。
5 結束語
鋼結構采用焊接方式進行加固，能夠提高鋼構件的穩定性和承載力。但是在焊接過程中，或是后期鋼結構使用過程中，因為應力、荷載等外界條件的變化，可能會引發焊接部位出現各種缺陷。這些缺陷如果不及時發現并采取處理措施，將會給鋼結構穩定性造成負面影響。通過使用無損檢測，能夠在不破壞鋼結構的前提下直觀的掌握鋼結構焊接部位是否存在缺陷，以及缺陷的分布位置、大小等，為下一步的焊縫處理提供了參考，在提高鋼結構穩定性與安全性方面發揮了重要作用。
參考文獻
[1] 賈劉仁，王猛，馬海濱，等.海洋鋼結構焊縫超聲檢測串列式掃查架的開發[J].無損檢測，2017，39（04）：86-88.
[2] 潘宗田.多層包扎式壓力容器焊縫磁粉檢測非相關磁痕顯示成因分析[C].第十一屆全國磁粉滲透檢測技術年會.第十一屆全國磁粉滲透檢測技術年會論文集.南京：南京南化無損檢測有限公司，2017：21.
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