無損檢測技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的應(yīng)用

鄭宏偉　韓躍輝

[摘要]隨著城市建設(shè)加速升級以及鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)的進(jìn)一步優(yōu)化，鋼結(jié)構(gòu)橋梁越來越多的被應(yīng)用，但近些年，橋梁安全形勢依然嚴(yán)峻，橋梁發(fā)生的事故讓人們對橋梁鋼結(jié)構(gòu)的檢測倍加重視。無損檢測技術(shù)有其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)，也存在著一些局限性，如何最佳的使用無損檢測技術(shù)需要進(jìn)一步的研究與實(shí)踐。

[關(guān)鍵詞]無損檢測；橋梁鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

隨著城市化建設(shè)的加快，城市人們的交通環(huán)境變得擁擠起來，由此，橋梁不僅僅是用于兩岸間的連接，而被更多的用于城市公路交通。而對于公路交通來說，橋梁的負(fù)載量與使用率都很大，其安全穩(wěn)定情況直接關(guān)系到了人們的人身安全。鋼結(jié)構(gòu)橋梁由于其出眾的穩(wěn)定性，在橋梁建設(shè)中被廣泛的應(yīng)用，但橋梁面對著超常載荷、偶發(fā)載荷等的作用，并且還要經(jīng)受天氣、自然災(zāi)害等考驗(yàn)，加上人為因素的損害，這些都會(huì)導(dǎo)致橋梁承載能力和耐久性降低，甚至影響運(yùn)營安全。因此，研究鋼結(jié)構(gòu)橋梁的穩(wěn)定性與檢測技術(shù)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

一、鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測內(nèi)容

橋梁檢測或是保養(yǎng)維修的主要對象是橋梁及有關(guān)聯(lián)的各部結(jié)構(gòu)及各構(gòu)件結(jié)構(gòu)的裂縫、變形、位移等損壞，它是衡量橋梁建設(shè)的重要工作，尤其是檢測環(huán)節(jié)是橋梁養(yǎng)護(hù)與管理的前提，是選擇養(yǎng)護(hù)維修對策，進(jìn)行項(xiàng)目工序的重要依據(jù)，更是確保橋梁建筑安全穩(wěn)定使用的前提，是人們生命財(cái)產(chǎn)安全的保證。

對橋梁進(jìn)行檢測的內(nèi)容，不同的橋體結(jié)構(gòu)內(nèi)容也不相同。一般來講要檢測的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：一是檢查鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)件表面是否完好，查看漆面涂層有沒有起皮、剝落或鋼結(jié)構(gòu)表面是否有銹斑等。其中尤其要注意，在陰暗面、積塵較多、有積水的地方有沒有出現(xiàn)銹蝕。若出現(xiàn)銹蝕較嚴(yán)重的情況，則需要進(jìn)一步的測量實(shí)際剩余結(jié)構(gòu)的鋼板厚度。二是進(jìn)一步檢查構(gòu)件有沒有硬彎、扭曲、穿孔、材料爆皮或開裂等損害。尤其要檢測承受反復(fù)應(yīng)力或是張力的構(gòu)件連接處或桿板接口處、焊接點(diǎn)的端部等重點(diǎn)部位。三是檢查鋼結(jié)構(gòu)桿件的平直度，當(dāng)承重桿的彎曲矢度在大于桿件長度1%?；蚴抢瓧U的彎曲矢度大于桿件長度的五百分之一時(shí)，需要注意承重桿件彎曲對橋體結(jié)構(gòu)的影響。四是檢查鉚釘?shù)刃⌒土慵欠裼兴蓜?dòng)或是銹蝕的情況。檢查高強(qiáng)度螺栓是否完好、有無松動(dòng)等情況，尤其要持續(xù)關(guān)注這些零件的使用情況。

二、橋梁鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)即非破壞性檢測，要求在不破壞檢測對象原來的狀態(tài)、屬性的前提下，檢測得到物體的物理、化學(xué)情報(bào)所采用的檢查方法。無損檢測技術(shù)不但要保證產(chǎn)品質(zhì)量、使用安全，還要節(jié)省檢測成本，得到可靠數(shù)據(jù)。一般方法有以下幾種：

1.磁粉檢測

磁粉檢測技術(shù)（MT技術(shù)）是利用被磁化后的鐵磁性材料，在被檢對象上產(chǎn)生磁力線，如果鋼結(jié)構(gòu)存在缺陷，磁力線就會(huì)發(fā)生局部扭曲，進(jìn)而產(chǎn)生漏磁場，漏磁場吸附缺陷上的磁粉，可見鋼結(jié)構(gòu)表面的磁痕，從而可以確定鋼結(jié)構(gòu)存在缺陷。

2.滲透檢測

滲透檢測（PT技術(shù)）是在被檢結(jié)構(gòu)的表面施加含有熒光材料的滲透液，滲透液經(jīng)構(gòu)件的孔隙的滲透，進(jìn)入表面開口的缺陷中，經(jīng)祛除多余滲透液并干燥后，在被檢工件表面施加顯像劑，在合適的光照下，缺陷中的滲透液被顯像顯示，從而達(dá)到檢測缺陷的效果。滲透檢測對被檢對象的表面光潔度要求較高，而且適用于構(gòu)件有開裂、凹陷等情況，造成漏檢的可能性大。

3.渦流檢測

渦流檢測（ET技術(shù)）是利用金屬材料在交變磁場的作用產(chǎn)生的渦流，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流產(chǎn)生電磁場與初級磁場相疊加，進(jìn)而使檢測線圈中電流發(fā)生變化，根據(jù)渦流的分布和大小檢測出線圈中電流變化，進(jìn)而檢測出構(gòu)件缺陷的部位。該檢測方法對形狀規(guī)則的材料的檢測比較準(zhǔn)確且迅速，但對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件不適合，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。

4.射線檢測

射線檢測（RT技術(shù)）是利用射線機(jī)或放射性同位素作為放射源產(chǎn)生射線，射線如果被吸收和衰減，說明被檢測結(jié)構(gòu)存在著厚度差，在吸收了不等數(shù)量的光子后，經(jīng)過暗室處理后，可以得到構(gòu)件缺陷影像。

5.常規(guī)超聲波檢測

機(jī)械波（UT技術(shù)）的原理與射線檢測類似，是利用頻率大于20000MHz的超聲波，根據(jù)波傳播時(shí)，介質(zhì)振動(dòng)的縱波和橫波的不同反映，通過部分反射回來的超聲波，經(jīng)過儀器的處理，記錄構(gòu)件上的缺陷位置。超聲波檢測根據(jù)方式不同，可以利用反射的時(shí)差，又可分為超聲波衍射時(shí)差檢測技術(shù)。根據(jù)探頭晶片反映的聲場疊加干涉，可以分為超聲陣列換能檢測。

三、鋼結(jié)構(gòu)橋梁無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

橋梁鋼結(jié)構(gòu)中焊接接頭是鋼結(jié)構(gòu)安全的重要一環(huán)。對于焊接接頭的質(zhì)量，是決定橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體工程質(zhì)量的關(guān)鍵。鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭的焊接過程的誤差控制要做到非常嚴(yán)格，而焊接過程中由于人為操作不當(dāng)、構(gòu)件組裝偏差等造成的結(jié)構(gòu)應(yīng)力等一些因素，會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)缺陷。橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭的常見缺陷有咬邊、表面氣孔、表面裂紋、夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等。

在對這種缺陷進(jìn)行無損檢測的方法，如超聲波檢測技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)中主要用來檢測翼緣板、腹板、底板對接焊接接頭和部分T型焊接接頭等部位：射線檢測的對象主要為翼緣板、腹板和底板對接焊接接頭，其中翼緣板對接焊接接頭的質(zhì)量最為關(guān)鍵。超聲波檢測技術(shù)和射線檢測技術(shù)一般用來檢測焊接接頭的內(nèi)部缺陷，并對缺陷進(jìn)行定性、定位和定量，對于超標(biāo)缺陷應(yīng)進(jìn)行返修，返修后還應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢。磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測是在外觀檢查、超聲波檢測和射線檢測結(jié)束之后進(jìn)行，一般用于檢測焊接接頭的表面及近表面缺陷，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷也應(yīng)進(jìn)行返修，返修后復(fù)檢。

四、未來的主流無損檢測技術(shù)探討

無損檢測技術(shù)在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中將發(fā)揮重要的作用，尤其是在大型工程項(xiàng)目上與建筑結(jié)構(gòu)的維護(hù)中尤其重要。無損檢測不但能避免建筑物的損害，還能夠節(jié)約大量的人力物力。而在對新技術(shù)的研究與使用上，我國與國際先進(jìn)技術(shù)上還有差距，一些技術(shù)的使用尚未成熟，造成了技術(shù)與資源上的浪費(fèi)。無損技術(shù)的發(fā)展勢必會(huì)結(jié)合自動(dòng)化與智能化，形成無人的、實(shí)時(shí)的監(jiān)測與檢測技術(shù)，提升建筑結(jié)構(gòu)的維修與保養(yǎng)效率。同時(shí)，在對于小型構(gòu)件與復(fù)雜的構(gòu)件，無損技術(shù)也在逐漸的發(fā)揮其靈活的優(yōu)勢，今后還需要在抗干擾與自動(dòng)識別方面多做研究，提高其檢測的準(zhǔn)確性與及時(shí)率。未來對于射線與超聲波檢測技術(shù)的結(jié)合是發(fā)展的重點(diǎn)方向，尤其是TOFD（超聲波衍射時(shí)差檢測技術(shù)）和相控陣技術(shù)可以提供可靠和精確的結(jié)果，并且數(shù)據(jù)分析容易，是一種可靠的橋梁焊縫無損檢測技術(shù)，將會(huì)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)收中廣泛應(yīng)用，如何因地制宜的用好該項(xiàng)技術(shù)，是未來研究的重點(diǎn)。

五、結(jié)語

本文以無損技術(shù)的介紹為主線，對于鋼結(jié)構(gòu)橋體無損檢測做了討論，對于未來的無損檢測應(yīng)用領(lǐng)域做了展望。在技術(shù)高速發(fā)展的今天，每一項(xiàng)技術(shù)都不是萬能的，因此，做好橋體的建設(shè)與后期的監(jiān)控十分重要，一些技術(shù)要因地制宜的選擇，要充分考慮到造成構(gòu)件損害的內(nèi)外因素，適當(dāng)?shù)倪x擇檢測方法，實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)與實(shí)地調(diào)研的有效結(jié)合，進(jìn)而準(zhǔn)確的選擇養(yǎng)護(hù)方案。同時(shí)，做好設(shè)計(jì)、建筑施工與養(yǎng)護(hù)人才隊(duì)伍建設(shè)也非常重要，對于新技術(shù)的應(yīng)用與研究，需要多方人才的配合與聯(lián)系，加強(qiáng)人才隊(duì)伍的培養(yǎng)與專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)，以適應(yīng)新技術(shù)的應(yīng)用要求。對于不同檢測條件下的檢測結(jié)果的分析和對更多實(shí)際情況的分析方面，還需要進(jìn)行大量的工作，需要專家學(xué)者不斷的研究與探討。