建筑结构无损检测方法综述

刘爱军 刘少杰/华北理工大学 建筑与土木工程学院

建筑结构无损检测方法综述

刘爱军 刘少杰/华北理工大学 建筑与土木工程学院

无损检测是检测行业新兴的综合性的应用技术，其在保证产品质量，保障使用安全，改进制造工艺和降低成本等方面发挥着积极的作用。本文综合概述了该技术的研究现状、检测方法的种类及其优缺点，发展前景。

无损检测；检测方法；建筑结构

一、无损检测研究现状

无损检测是指在不损害检测对象的使用性能、物理和化学特性的条件下，利用材料由于内部组织结构异常或存在缺陷而引起其对热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测与评价其内部和表面缺陷、机械性能、化学性质等。

20世纪60－70年代是无损检测技术的发展兴旺时期，各种无损检测的新技术、新方法不断出现。80－90年代，无损检测仪器的研制和改进方面得到迅速发展和提高，并迅速向工业现场和实用化发展[1]。常用的方法有：超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测。

（一） 超声检测

其原理是基于超声波在试件中的传播特性[2]。通过声源产生超声波，采用一定的方式使其在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用。改变后的超声波通过检测设备被接收，根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

其优点是：1）对平面型缺陷十分敏感，一经探伤便知结果；2）设备易于携带；3）穿透力强。其缺点有：1）作为耦合传感器，要求被检测表面光滑；2）难于探测出细小裂纹；3）设有参考标准，要求检测人员有较高的素质；4）不适用于形状复杂的构件。

（二） 射线检测

它是指用射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法。 射线穿透检测对象时呈指数规律被吸收衰减，当物质内部存在缺陷时，在缺陷部位会形成对射线衰减的不规律，致使穿透缺陷部位的射线强度和其他部位不同[3]。这时通过胶片记录下来，通过暗室处理后形成底片，根据底片黑度不均的影像来评定其缺陷。

其优缺点包括：1）可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确；2）检测结果有直接记录，可长期保存；3）对体积型缺陷检出率很高，对面积型缺陷，容易漏检；4）适宜检验厚度较薄的工件而不宜较厚的工件；5）适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝以及板材、棒材、锻件等；6）对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸的确定比较困难；7）检测成本高、速度慢；8）具有辐射生物效应，损害生物组织，危及生物器官的正常功能。

（三） 磁粉检测

铁磁性材料被磁化后，由于不连续的存在，使构件表面和近表面的磁感应线发生局部畸形而产生漏磁场。此磁场会吸附施加在构件表面的磁粉，在适合的自然光或黑光灯下形成目视可见的磁痕，从而显示不连续性的位置、形状和大小[4]。

其优点有：1）适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄，目视难以看出的不连续性；2）可检测原材料、半成品、成品，还可对板材、型材、管材、铸钢件及锻钢件等进行检测；3）可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。其缺点是：1）限于磁性材料，探伤前必须清洁工件，涂层太厚会引起假显示；2）某些应用要求探伤后要退磁，难以确定工件深度。

（四） 渗透检测

其原理是构件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中。去除表面多余的渗透液后，再在表面施涂显像剂，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液。在一定的光源下，缺陷处的渗透液痕迹将被显示，从而探测出缺陷的形状及分布状态[5]。

其优点为：1）可检测有色和褐色金属的铸件和焊件；2）具有较高的灵敏度；3）显示直观、操作方便、检测费用低。缺点有：1）涂料污垢及涂覆金属等表面层会掩盖缺陷；2）孔隙表面的漏洞也能引起假显示；3）探伤前后必须清洁工件；4）难以确定缺陷的深度，不适于疏松多孔的构件。

（五） 涡流检测

它是建立在电磁感应原理基础上的检测方法，适用于导电材料。给一个线圈通入交流电，在一定条件下通过的电流是不变的。当线圈靠近检测对象时，会感应出涡流，从而使线圈电流发生改变。由于涡流的大小随构件内有无缺陷而不同，所以线圈电流变化的大小可反映其缺陷。

其优点是：1）可检测导电材料表面或接近表面的裂纹、夹杂、折叠、凹坑、疏松等缺陷；2）能确定缺陷的位置和相对尺寸。缺点有：1）仅限于导体材料，应用受限；2）难以判断缺陷种类，不适用于非导电材料：

二、发展前景

随着现代科学技术的发展，激光、红外、微波等技术被用于无损检测领域，而传统的常规技术也得到了丰富和发展[6]。目前，无损检测技术正向快速化、标准化、数字化、程序化和规范化方向发展，包括：

（一）由定性检测逐步向定量检测发展。检测时不仅要求探测出缺陷的有无和位置，而且还要测定出缺陷的类型、尺寸、形状和取向[7]。

（二）发展新材料和特异形构件的无损检测方法。随着材料科学和工程技术的发展，不断涌现出一些新材料和异型结构件，用原有方法常常难以进行或达不到要求。

（三）发展自动化无损检测系统。自动化无损检测比非自动化无损检测能提供更好的重复性、结果一致性和检测的可靠性，降低了对操作人员素质的要求，减少人为误差的几率。

（四）由材料和产品的无损检测发展为与生产工艺和设计的综合应用。无损检测目的，不仅仅能够发现结构的缺陷，更可以改进结构建设和设计。

（五）发展综合的检测系统。为了更准确更全面地检测材料和结构的质量性能，应注意建立由多种方法组成的综合检测系统[8]。

（六）加强标准的制定立，大力开展人员培训和等级资格认证考核。

三、结束语

无损检测发展至今，涵盖了众多学科，检测方法多样。其对建设或使用中的建筑结构进行检测，能及时发现影响结构安全与使用的隐患，采取必要的维护措施，保证了结构的安全性、适用性和耐久性。

[1]潘冬子，章光，刘世奇，等.混凝土梁无损检测新技术及其进展[J].公路，2004，21(2):83-87.

[2]陈积懋.声学综合无损检测技术[J].中国工程科学，2000,，2(4):64-69.

[3]耿荣生.迅速发展的中国无损检测事业[J].无损检测，2008，30(2).

[4]祁欣，刘竟业，田建龙，等.磁弹噪讯技术无损检测铁磁材料疲劳损伤[J].哈尔滨工业大学学报，2003，35(1):54-57.

[5]林维正.土木工程质量无损检测技术[M].中国电力出版社，2008.

[6]任春山，杨怀玉.无损检测技术的作用与发展[J].铁道工程学报，2005(S1):425-430.

[7]张科强，杨波.混凝土的无损检测方法及其新发展[J].混凝土，2007(5):99-101.

[8]孔秀珍，檀秋芬.无损检测技术在土木工程中的应用[J].芜湖职业技术学院学报，2009，11(2):4-6.