钢结构无损检测技术

李晓静

摘要：本文首先系统的介绍了钢结构无损检测中的几种常用方法，然后对各种无损检测技术的应用场合进行分析。

关键词：钢结构;无损检测技术;应用

前  言

钢结构与混凝土结构相比具有高强质轻、高塑性、高韧性、抗震性能好、施工简便、有利于环境保护等特点，从而得到机械行业与建筑行业的青睐，得以在一些重要部件或重点工程中使用。然而在使用过程中，不乏出现安全质量等事故，这使我们不得不对钢结构的检测技术进行研究。

一、无损检测技术概述

建筑钢结构由于其强度高、工业化程度高以及综合经济效益好等优点，自20世纪90年代，特别是近年来得到了迅猛发展，广泛应用于工业和民用等领域。由于一些重点工程，建筑钢结构发生了严重的质量事故，所以建筑钢结构的安全性和可靠性越来越受到重视。建筑钢结构的安全性和可靠性源于设计，其自身质量则源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建筑钢结构的安全性和可靠性一般有3 种方式：一是模拟实验;二是破坏性实验;三是无损检测。模拟实验是按一定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等，模拟在其运行环境中的工作状态，测试、评价建筑钢结构的安全性和可靠性。模拟实验能对建筑钢结构的整体性能作出定量评价，但其成本高，周期长，工艺复杂。破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。破坏性实验具有检测结果精确、直观、误差和争议性比较小等优点，但破坏性实验只适用于抽样，而不能对全部工件进行实验，所以不能得出全面、综合的结论。无损检测则能对原材料和工件进行100%检测，且经济成本相对较低。

20 世纪 50 年代初，无损检测技术通过前苏联进入我国。作为工艺过程控制和产品质量控制的手段，如今在核电、航空、航天、船舶、电力、建筑钢结构等行业中得到广泛的应用，创造了巨大的经济效益和社会效益。无损检测技术是建立在众多学科之上的一门新兴的综合性技术。无损检测技术是以不损伤被检对象的结构完整性和使用性能为前提，应用物理原理和化学现象，借助先进的设备器材，对各种原材料，零部件和结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物理性能。无损检测经历了 3 个阶段，即无损检测技术、无损检测、无损评价。无损检测技术的含义是探测和发现缺陷。无损检测不仅仅要探测和发现缺陷，而且要发现缺陷的大小、位置、当量、性质和状态。无损评价的含义则更广泛、更深刻，它不仅要求发现缺陷，探测被检对象的结构、性质、状态，还要求获得更全面、更准确的综合信息，从而评价被检对象的运行状态和使用寿命。应用于钢结构行业中的常规无损检测方法有磁粉检测、渗透检测、涡流检测、超声波检测、射线检测。

二、钢结构无损检测技术类别

1.磁粉检测技术

当钢铁材料被磁化后，被检测对象上面将出现磁力线均匀分布。当钢结构出现裂痕等缺陷时，工件表面的磁力线会发生局部的变形或漏磁，使用合适的光照就可以看到这些缺陷，这样就可以达到检测的目的。

2.射线检测技术

射线是一种高频短波的电磁波。钢结构无损检测一般使用X射线，这种射线具有穿透能力强，衰减率低等优点。当X射线穿透被测工件后，会被部分吸收并衰减，由于缺陷的存在，会影响X射线的吸收和衰减。当射线到达胶片后，由于胶片吸收了数量不同的光子，就会出现缺陷的映像，检测人员根据这些映像即可判断缺陷的大小和性质。

3.超声波检测技术

超声波是指频率大于20000MHz的声波，根据传播时介质的振动方和传播方向不同，可分为纵波、横波、板波和表面波等。在钢结构检测中主要使用纵波和横波。超声波检测技术设备产生的超声波在被检查对象中传播，当遇到缺陷时，一部分声波会反射回来，经过放大处理，即可在示波屏上显示这些缺陷。

4.渗透检测技术

渗透检测技术是将被检查对象的表面用含有荧光或着色的液体进行渗透，在毛细现象的作用下，液体可以渗透到表面开口的缺陷中。当把表面多余的液体去除并对工件进行干燥处理，再对被检查工件表面施加显像剂。同样在毛细现象作用下，显像剂将吸附缺陷中的渗透液。使用光照后，缺陷中的渗透液会被显示，从而达到检验缺陷的目的。

5.涡流检测技术

利用导电材料的电磁感应现象 ，通过测量感应量的变化进行无损检测的方法。 按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈，通常有穿过式、探头式和插入式线圈 3 种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材。它的内径略大于被检物件，使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过，可发现裂纹、夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线圈大多装有磁芯。

三、各种检测方法应用的场合

各种检测方法具体适用的场合，要按焊缝具体的位置和结构所处的形态，以及产品的要求精确度，根据检测人员的经验选择适当的检测方法。

1.磁粉检测技术

磁粉检测技术主要探表层深度 3mm 内缺陷。用于导磁性材料检测技术，使用成本低，对产品表面粗糙度要求低，检测技术设备设备价值大（比渗透检测技术）。常用于产品常规工艺检查，大批量检查。要求高时，也可用萤光磁粉检测技术，检查方便。

2.射线检测技术

射线检测技术对内部检测技术适用，不适用表面检测技术。检测技术环境需有防护措施，射线速度慢效率低，时间长，不易探出缺陷的深浅位置，能探出缺陷的形状及精确的尺寸大小。

3.超声波检测技术

超声波检测技术主要用于部件表层以下内部检测技术，一般用于要求较高的机加工部件检测技术，对缺陷的判别要求较高，需经培训的专门人员。操作经验技术要求高，对工件表面粗糙度要求高，设备投入大。

4.渗透检测技术

渗透检测技术可用于非导磁材料，操作方便，携带容易。有毒性，易燃易爆。一般用于产品表面复杂零件，受测面积较小时使用。 如焊缝修补时，常用 PT 查裂纹

5.涡流检测技术

涡流检测技术适用于由钢铁、有色金属以及石墨等导电体所制成的制品，如鐵磁性和非铁磁性的型材和零件，石墨制品等。能发现裂纹、折叠、凹坑、夹杂、疏松等表面和近表面缺陷。 但它不适用于玻璃、石头、合成树脂等非导电材料。这钟方法适用的检测项目有：①检测技术：工件表面和接近表面处的缺陷检测，当配有传动装置时，可实行自动化检测;②材质检测：可用作金属的种类、成分、热处理状态等变化的分选和质量评判检测;③尺寸检测：试件的尺寸、渗镀（涂）层厚度、腐蚀状况和变形的检测;④形状检测：试件形状变化的评判。

四、结束语

钢结构作为主要的结构形式具有诸多优点被广泛应用于现代建筑结构，因此其安全性也越来越得到工业界的重视，而目前对钢结构表面缺陷和内部缺陷能够准确评估与判断的较好方法是无损检测技术。在钢结构的无损检测技术方法有很多种，但随着科学技术的不断进步，必然出现操作更加便捷的、结果更加准确直观的钢结构无损检测方法，这方面的研究仍具有远大前景。

参考文献

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