淺談鋼結(jié)構(gòu)焊縫無損檢測(cè)方法的應(yīng)用

江涌

摘 要：分析了無損檢測(cè)方法在鋼結(jié)構(gòu)焊縫中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并探析了幾種常見無損檢測(cè)方法在鋼結(jié)構(gòu)焊縫中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)焊縫；無損檢測(cè)；曲率半徑；滲透探傷

中圖分類號(hào)：TU758.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.148

無損檢測(cè)方法是一項(xiàng)新興的綜合性技術(shù)，通過應(yīng)用化學(xué)、物理現(xiàn)象，并借助先進(jìn)的器材和設(shè)備等，可對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行有效的測(cè)試和檢測(cè)，以保證鋼結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性、致密性、連續(xù)性和完整性。

1 無損檢測(cè)方法的應(yīng)用現(xiàn)狀

鋼結(jié)構(gòu)的焊接連接是一種最常見的連接方式，根據(jù)母材和焊縫的連接位置可將焊縫分為角焊縫和對(duì)接焊縫。其中，角焊縫分為斜角焊縫和直角焊縫；對(duì)接焊縫分為部分焊透焊縫和完全焊透焊縫。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017—2003），焊縫應(yīng)該根據(jù)應(yīng)力狀況、工作環(huán)境、焊縫形式、荷載特性和結(jié)構(gòu)的重要性等，將焊縫的質(zhì)量劃分為不同等級(jí)。對(duì)于不同質(zhì)量等級(jí)的焊縫，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，并分別對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)和表觀檢測(cè)。內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)是指根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，采用超聲波探傷技術(shù)檢測(cè)焊縫內(nèi)部是否存在缺陷。如果超聲波探傷無法準(zhǔn)確判斷焊縫內(nèi)部是否存在缺陷，則應(yīng)采用射線探傷技術(shù)。上述無損檢測(cè)的探傷方法和內(nèi)部缺陷分級(jí)均符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求，比如《鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相與質(zhì)量分級(jí)的規(guī)定》（GB 3323）和《鋼焊縫手工超聲波探傷結(jié)果分級(jí)法》（GB 11345）等。此外，對(duì)于厚度>8 mm的板材和曲率半徑相對(duì)較小的管材，常采用超聲波探傷；對(duì)于厚度在8 mm以下的板材和曲率半徑相對(duì)較大的管材，常采用滲透探傷或磁粉探傷。

2 無損檢測(cè)在鋼結(jié)構(gòu)焊縫中的應(yīng)用

2.1 射線探傷檢測(cè)的應(yīng)用

射線探傷無損檢測(cè)方法的工作原理為：利用γ射線或Χ射線穿透物體，并根據(jù)射線在穿透檢測(cè)物體各個(gè)部分時(shí)的衰減強(qiáng)度，探測(cè)物體內(nèi)部是否存在缺陷。采用射線探傷無損檢測(cè)能根據(jù)底片上出現(xiàn)缺陷的形狀、大小和數(shù)量等，判斷焊縫是否存在質(zhì)量問題，還可分類和定級(jí)焊縫質(zhì)量，并將其作為產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這種無損檢測(cè)方法通常適用于對(duì)密閉性能要求相對(duì)較高的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，比如大型船身、壓力容器和鍋爐等，通常都采用射線探傷檢測(cè)焊縫質(zhì)量。根據(jù)缺陷顯示方法具有的差異性，可將射線探傷方法分為工業(yè)電視監(jiān)察法、電離法、熒光屏觀察法和照相觀察法等。通過采用射線探傷檢測(cè)，能準(zhǔn)確判斷鋼結(jié)構(gòu)缺陷的形狀，具有非常高的可靠性。射線探傷檢測(cè)的缺點(diǎn)為成本較高、探測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，且射線對(duì)人體有一定的危害，在使用的過程中應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

2.2 超聲波探傷無損檢測(cè)的應(yīng)用

超聲波探傷無損檢測(cè)方法的工作原理為：利用超聲波穿透鋼結(jié)構(gòu)，并從一個(gè)截面穿透到另一個(gè)截面，在截面的邊緣發(fā)生反射，以此檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在問題。同時(shí)，超聲波檢測(cè)到零件底面存在缺陷時(shí)，能在熒光屏上形成相應(yīng)的脈沖波形，通過觀察脈沖波形可準(zhǔn)確判斷缺陷的位置、形狀和數(shù)量等。超聲波探傷無損檢測(cè)方法具有成本低、探測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單、靈敏度高和對(duì)人體無害等特點(diǎn)，這使其被廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)焊縫以及其他領(lǐng)域中。但采用超聲波探傷無損檢測(cè)方法時(shí)，缺陷的定性、定量評(píng)定工作需要檢測(cè)人員具有非常熟練的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。因此，采用該方法對(duì)檢測(cè)人員的要求相對(duì)較高。

2.3 滲透探傷無損檢測(cè)的應(yīng)用

滲透探傷無損檢測(cè)方法的工作原理為：利用熒光染料和有色染料具有的滲透性強(qiáng)的物理特性顯示缺陷痕跡。因此，這種無損檢測(cè)方法也被稱為“熒光探傷”或“著色探傷”。滲透探傷無損檢測(cè)不僅能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，還能探測(cè)合金材料、有色金屬、耐候鋼和不銹鋼等材料的缺陷。滲透探傷無損檢測(cè)方法具有對(duì)人體無害、成本低、探測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單和靈敏度高等特點(diǎn)。但這種無損探測(cè)方法只能發(fā)現(xiàn)非磁性和磁性工件表面或近表面中的缺陷，且只能定量缺陷，無法斷定缺陷的性質(zhì)和位置。

2.4 磁粉探傷無損檢測(cè)的應(yīng)用

磁粉探傷無損檢測(cè)方法的工作原理為：利用鋼鐵等具有磁性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工件進(jìn)行磁化，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較強(qiáng)的磁感應(yīng)，磁力線的密度將增加至原來的幾百或幾千倍。如果結(jié)構(gòu)中存在缺陷，則磁力線也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。此時(shí)，可根據(jù)缺陷部分的漏磁場(chǎng)具有的吸收磁粉的特點(diǎn)，判斷鋼結(jié)構(gòu)是否存在缺陷以及缺陷的形狀。這種無損檢測(cè)方法具有靈敏度高、成本低等特點(diǎn)，但無法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，會(huì)受到材料尺寸、形狀的影響，導(dǎo)致在實(shí)踐應(yīng)用中具有一定的局限性。

3 結(jié)束語

綜上所述，建筑鋼結(jié)構(gòu)具有工程化程度高、強(qiáng)度高和經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電力、海洋工程、船舶、航天和建筑鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域中，并創(chuàng)造了非常大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，為了保證鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果，需要采用單種或多種無損檢測(cè)方法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，以保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量和安全。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕