建筑钢结构无损检测技术的应用探析

赵树勃

中交二公局 陕西西安 710065

随着人们对于建筑跨度及空间要求的日益提升，城市中高层巨型建筑物的数量实现了显著增长，也对建筑结构的整体质量带来了一定调整。将无损检测技术应用于建筑钢结构施工之中，可以实现良好的质量控制效果，有利于建立对于建筑钢结构工程的高效管控，以推动我国建筑行业的稳定持久发展。

1 建筑钢结构工程现状

随着国家支持力度的不断提升和建筑行业市场需求量的日益扩大，使得我国的钢结构工程呈现出十分迅猛的发展趋势，并逐渐演变为建筑行业之中的“朝阳产业”。在此背景下，钢结构企业的数量逐年增长，然而由于缺乏专业的技术人员，导致难以针对工程实施高效的质量控制，在此背景下，建筑钢结构工程中的不合理现象十分突出，也相应带来了许多突出的质量事故隐患，为企业带来了许多不必要的经济损失，对我国建筑行业的可持续发展造成了严重限制。

2 无损检测概述及其方法的重要性

2.1 无损检测概述

无损检测，也即充分利用多种不同的技术手段，在不影响被检对象内部结构、组织及效用的基础上，建立对于探测、定位、评价及测量全程中缺陷问题的深刻认知，以实现对于被检对象完整性、成分及结构的高效评估，针对结构特征展开细致测量，并据此展开对于材料和零件的检验。

2.2 无损检测方法的重要性

一般而言，模拟实验是针对建筑钢结构形式、结构材质及规格所实施的模拟演练，对钢结构在正常状态下的工作情况展开有效模拟，并结合这一内容，建立对于建筑钢结构运行情况的细致分析，采取科学的手段和合理的评价模式，明确建筑钢结构运行的安全性及可靠性状态。通过模拟实验的形式，可以展开对于建筑钢结构整体性能的定量化评价，然而，由于此过程中所需消耗的成本相对较高，且实验的周期较长，实验工艺过于复杂，对实验检测过程的效果造成了一定限制。

破坏性实验是借助破坏性的手段实现对于各类抽样试件中性能和指标的测试，并针对实验过程展开细致观察的一种实验类型。通过破坏性实验所得出的结果，其精确度可以得到有效保障，误差一般较小，且结果的直观性较好，不会出现过大的争议。然而，破坏性实验往往只能在抽样阶段进行运用，而难以实现对于全部工件的实验操作，为此，一般难以针对破坏性实验确定具有综合性的结论。

依托于无损检测的方法，可以建立对于原材料及构件的全方位检测，在此过程中无需消耗过多的经济成本。一般借助焊接的形式实现建筑钢结构连接，一旦在焊接过程中出现了质量问题，便会对工程的整体质量造成严重影响。基于此，我国钢结构研究领域的专家学者针对2008年汶川大地震中的钢结构工程问题展开了系统的研究工作，研究结果表明：第一，一旦钢结构发生了破坏，则一般表现为框架节点区梁柱焊接结构损坏和竖向支撑结构稳定性较差两种类型；第二，相关专家以此为依托展开分析，并研究出了导致焊缝出现质量问题的关键性原因，将焊缝质量问题概括为内部缺陷、外观缺陷、表面及近表面缺陷、焊缝尺寸缺陷等多种不同形式。

3 常用无损检测方法的原理、适用范围及优缺点

3.1 渗透检测

渗透检测又被成为液体渗透检测，其检测原理如下：针对毛细管现象展开细致分析，并据此实现对于非多孔性固定材料的检测，通过高效的表面检测结果，判断材料开口位置处的缺陷情况，是一种十分典型的无损检测方法。此方法一般以毛细管形式为主要结构，借助毛细管促进渗透液在工件表面的渗透，以争取良好的缺陷检验效果，建立对于工件表面开口位置处缺陷情况的明确了解。同时，依托于去除剂的形式，将位于工件外表面中的多余渗透液进行清除。在此之后，在所检测部件的外表面位置处进行显像剂喷涂。依托于毛细管作用，实现对于缺陷位置渗透液的良好吸附效果，并将其在部件的外表面位置予以展示。

常见的渗透检测方法通常包括着色渗透检验和荧光渗透检验两种形式，渗透检测可以针对表面疏松、折叠、裂纹及冷隔等多种类型的缺陷予以检测。现阶段，渗透检验已经在玻璃制品、铁磁性锻件、焊接件、机器加工件及塑料制品中得到了广泛应用。至于建筑钢结构工程领域，则一般将渗透检测用于焊接件、锻件、机柱件等多种结构的表面开口缺陷检测。无论是在检测流程还是检测控制方面，渗透检验的操作都较为容易。在进行渗透检测时，所选用的设备也具有一定的灵活性，既可以选择简单容器组合的形式，也可以采取机械控制的形式，借助自动处理系统予以检测。

渗透检测具有良好的直观性，同时，检测操作流程一般十分简捷，可以发挥出良好的灵敏度优势，即使是开口直径在1μm左右的裂纹，借助渗透检测的形式也可以予以精准检测。然而，同时也具有一定的缺陷，例如，只能针对结构的表面开口处进行检验。同时，如果钢结构的表面较为粗糙或孔隙较大，则可能会出现一定的附加背景，表面状况与最小可检测缺欠尺寸有直接关系。针对光滑的外表面予以检测，一般可以据此得出最佳的检测结果，而针对表面质地较为粗糙的材料予以检测，则可以建立具有非相关显示的表面结构，同时，降低其可探测性。最后，在渗透检测过程中，可能由于检测操作而对构件和环境造成不同程度的污染，不具备良好的环保性能。

3.2 磁粉检测

主要原理是结合缺陷位置处磁粉和漏磁场的相互作用，确定铁磁性材料近表面和表面位置处的缺陷情况，是一种较为常见的无损检测方法。首先对被检构件或材料进行磁化处理，为确保检测出所有方位上的缺欠，要求将焊缝的最大偏差角调整为30°，需要在几近垂直的方向上实施磁化操作，同时，应尽量避免发生某个单一磁场方向上的磁化反应。一旦被检材料或构件受到了磁化作用，则可能因为表面或外表面位置处的缺陷而对磁场的连续性造成影响，出现漏磁场。在漏磁场的影响下可能会导致钢结构出现不同程度的质量缺陷。在漏磁场位置发生聚集作用，产生外表面磁痕，并据此检测出磁痕的具体迹象。通过磁痕的指示作用，可以明确缺陷所处的位置和缺陷的规格及严重程度，在工件外表面进行磁粉添加，既可以是干磁粉的形式，也可以为湿磁粉。

通过磁粉检测，可以检测出下述缺陷问题：钢结构疏松、冷隔、折叠、分层及焊缝未充分焊透等。在磁粉检测过程中常常表现出直观性的突出优点，且检测结果的灵敏度相对较高，具有十分广泛的检测范围，即使是针对开口小至微米级的裂纹，也可以通过磁粉检测的方式予以检测，同时检测设备一般较为简单，操作便捷，且检测过程中无需消耗过多的成本。然而，此种检测方法也仍然具有一定局限性，例如，只能针对铁磁性材料的外表面及近表面位置处予以检测，也因此限制了非铁磁性材料检测工作的稳步开展。除此之外，在实施磁粉检测时，要求将其安排在容易产生缺陷的工序之后，确保在结束结构表面处理后方可执行磁粉检测；有再热裂纹倾向的材料应在热处理后重新检测，在进行磁粉检测后，需要针对探伤过程实现对于被检件的退磁处理。

3.3 射线照相检测

按照透入射线吸收程度确定零件中的内部缺陷情况，是一种十分重要的无损检测方法。由于受到零件结构密度及厚度差异的影响，可能由于零件结构成分发生变化而出现不同程度的吸收差异，并由零件的不同部位进行射线吸收。可以借助专用底片的形式实现对于试件中射线的充分记录，并鉴别出其中黑度不同的影像信息。需要结合底片影像信息确定相应的缺陷性质、规格和分布情况。

通常可以借助射线照相检测方法展开对于体积型缺陷的有效检测，以建立对零件气孔、夹杂及疏松状态等信息的全面认知，同时，也可以针对零件的裂纹状态、焊透和熔合状态进行有效检测。在工业生产中，通常使用x、y或中子射线的形式予以检测，其中尤以x射线的应用频率最高。在检测过程中的常用管电压普遍在450KV以内，且可检测钢件的最大厚度值可以维持在70″～80mm区间内；利用加速器的形式进行射线源检测，可以据此获取高兆数的电子伏射线，其钢件检测厚度一般可以达到500″～600mm。

结合射线照相检测技术予以检验，可以充分检测出工件内部中的各类缺陷，检测结果具有一定的直观性，且不会因零件材料、外观尺寸和形状等因素而对检测对象造成过大的影响。然而，在实际检测过程中，可能由于三维结构和二维成像而造成缺陷重叠严重的问题，同时如果射线数和被检裂纹取向之间的夹角低于10°，则很难检测出其中的缺陷。此外，由于射线自身的辐射生物效应可能对人体造成不同程度的损伤，要求通过严密的防护手段予以管控，需要消耗大量的检测成本。

3.4 超声检测

在某种介质中传播时，超声波会发生反射，超声检测，也即利用超声波的反射特性进行无损缺陷检测。借助对超声波和反射回波的分析，可以确定被检件的实际缺陷情况，并据此确定相应缺陷的严重程度。随着形成界面材料物理状态的变化，超声波的反射程度也会出现不同程度的变化，而材料的物理性能则不会对超声波的反射长度造成过大的影响。

一般而言，反射界面中的发纹、分层级裂纹等缺陷的检测难度相对较低，同时在部分反射和散射及其他可检效应的综合影响下，也可以顺利检测出夹杂和其他不均匀的问题。可以借助脉冲回波法和超声穿透法等不同检测方法进行检测，其中以前者的应用范围最广。

借助超声检测方式，展开对钢结构的质量检测，具有一定的可推广性，可以同时适用于多种材料及制件的检测，也可以针对厚度较大的钢部件予以检测，实现对于缺陷的精准化定位，同时由于设备的质量较轻，方便携带，可以用于现场检测。然而，此类方法在运用时存在一定的限制，由于盲区的存在导致无法针对结构表面和近表面位置处缺陷予以检测。同时，由于试件的形状相对较为复杂，可能影响检测过程的可操作性。最后，需要有明确的参考标准进行对照，也对检测者的经验性提出了更高的要求。

4 结语

总之，实施建筑钢结构工程建设，要提高对于材料特性及结构实际性能的关注，分析检测技术标准要求及其使用功能、工艺工法的缺陷类型及位置，其次要结合其受力情况、规格、检测成本等多种因素，确定最为契合的无损检测方法。为此，相关设计人员应结合具体的规范确定无损检测的方法和相应的合格等级，并针对无损检测方法和合格等级作出清晰明确的要求，以促进质量检测质量提升。