鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)

李曉靜

摘要：本文首先系統(tǒng)的介紹了鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)中的幾種常用方法，然后對(duì)各種無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);無損檢測(cè)技術(shù);應(yīng)用

前 ?言

鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比具有高強(qiáng)質(zhì)輕、高塑性、高韌性、抗震性能好、施工簡(jiǎn)便、有利于環(huán)境保護(hù)等特點(diǎn)，從而得到機(jī)械行業(yè)與建筑行業(yè)的青睞，得以在一些重要部件或重點(diǎn)工程中使用。然而在使用過程中，不乏出現(xiàn)安全質(zhì)量等事故，這使我們不得不對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。

一、無損檢測(cè)技術(shù)概述

建筑鋼結(jié)構(gòu)由于其強(qiáng)度高、工業(yè)化程度高以及綜合經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代，特別是近年來得到了迅猛發(fā)展，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用等領(lǐng)域。由于一些重點(diǎn)工程，建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生了嚴(yán)重的質(zhì)量事故，所以建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性越來越受到重視。建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性源于設(shè)計(jì)，其自身質(zhì)量則源于原材料、加工制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝等因素。評(píng)價(jià)建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性一般有3 種方式：一是模擬實(shí)驗(yàn);二是破壞性實(shí)驗(yàn);三是無損檢測(cè)。模擬實(shí)驗(yàn)是按一定比例模擬建筑鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)格、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式等，模擬在其運(yùn)行環(huán)境中的工作狀態(tài)，測(cè)試、評(píng)價(jià)建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體性能作出定量評(píng)價(jià)，但其成本高，周期長(zhǎng)，工藝復(fù)雜。破壞性實(shí)驗(yàn)是采用破壞的方式對(duì)抽樣試件的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和觀察。破壞性實(shí)驗(yàn)具有檢測(cè)結(jié)果精確、直觀、誤差和爭(zhēng)議性比較小等優(yōu)點(diǎn)，但破壞性實(shí)驗(yàn)只適用于抽樣，而不能對(duì)全部工件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以不能得出全面、綜合的結(jié)論。無損檢測(cè)則能對(duì)原材料和工件進(jìn)行100%檢測(cè)，且經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低。

20 世紀(jì) 50 年代初，無損檢測(cè)技術(shù)通過前蘇聯(lián)進(jìn)入我國。作為工藝過程控制和產(chǎn)品質(zhì)量控制的手段，如今在核電、航空、航天、船舶、電力、建筑鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。無損檢測(cè)技術(shù)是建立在眾多學(xué)科之上的一門新興的綜合性技術(shù)。無損檢測(cè)技術(shù)是以不損傷被檢對(duì)象的結(jié)構(gòu)完整性和使用性能為前提，應(yīng)用物理原理和化學(xué)現(xiàn)象，借助先進(jìn)的設(shè)備器材，對(duì)各種原材料，零部件和結(jié)構(gòu)件進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和測(cè)試，借以評(píng)價(jià)它們的完整性、連續(xù)性、致密性、安全性、可靠性及某些物理性能。無損檢測(cè)經(jīng)歷了 3 個(gè)階段，即無損檢測(cè)技術(shù)、無損檢測(cè)、無損評(píng)價(jià)。無損檢測(cè)技術(shù)的含義是探測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷。無損檢測(cè)不僅僅要探測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷，而且要發(fā)現(xiàn)缺陷的大小、位置、當(dāng)量、性質(zhì)和狀態(tài)。無損評(píng)價(jià)的含義則更廣泛、更深刻，它不僅要求發(fā)現(xiàn)缺陷，探測(cè)被檢對(duì)象的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)，還要求獲得更全面、更準(zhǔn)確的綜合信息，從而評(píng)價(jià)被檢對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命。應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的常規(guī)無損檢測(cè)方法有磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、渦流檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、射線檢測(cè)。

二、鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)類別

1.磁粉檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)鋼鐵材料被磁化后，被檢測(cè)對(duì)象上面將出現(xiàn)磁力線均勻分布。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂痕等缺陷時(shí)，工件表面的磁力線會(huì)發(fā)生局部的變形或漏磁，使用合適的光照就可以看到這些缺陷，這樣就可以達(dá)到檢測(cè)的目的。

2.射線檢測(cè)技術(shù)

射線是一種高頻短波的電磁波。鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)一般使用X射線，這種射線具有穿透能力強(qiáng)，衰減率低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)X射線穿透被測(cè)工件后，會(huì)被部分吸收并衰減，由于缺陷的存在，會(huì)影響X射線的吸收和衰減。當(dāng)射線到達(dá)膠片后，由于膠片吸收了數(shù)量不同的光子，就會(huì)出現(xiàn)缺陷的映像，檢測(cè)人員根據(jù)這些映像即可判斷缺陷的大小和性質(zhì)。

3.超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波是指頻率大于20000MHz的聲波，根據(jù)傳播時(shí)介質(zhì)的振動(dòng)方和傳播方向不同，可分為縱波、橫波、板波和表面波等。在鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中主要使用縱波和橫波。超聲波檢測(cè)技術(shù)設(shè)備產(chǎn)生的超聲波在被檢查對(duì)象中傳播，當(dāng)遇到缺陷時(shí)，一部分聲波會(huì)反射回來，經(jīng)過放大處理，即可在示波屏上顯示這些缺陷。

4.滲透檢測(cè)技術(shù)

滲透檢測(cè)技術(shù)是將被檢查對(duì)象的表面用含有熒光或著色的液體進(jìn)行滲透，在毛細(xì)現(xiàn)象的作用下，液體可以滲透到表面開口的缺陷中。當(dāng)把表面多余的液體去除并對(duì)工件進(jìn)行干燥處理，再對(duì)被檢查工件表面施加顯像劑。同樣在毛細(xì)現(xiàn)象作用下，顯像劑將吸附缺陷中的滲透液。使用光照后，缺陷中的滲透液會(huì)被顯示，從而達(dá)到檢驗(yàn)缺陷的目的。

5.渦流檢測(cè)技術(shù)

利用導(dǎo)電材料的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 ，通過測(cè)量感應(yīng)量的變化進(jìn)行無損檢測(cè)的方法。 按試件的形狀和檢測(cè)目的的不同，可采用不同形式的線圈，通常有穿過式、探頭式和插入式線圈 3 種。穿過式線圈用來檢測(cè)管材、棒材和線材。它的內(nèi)徑略大于被檢物件，使用時(shí)使被檢物體以一定的速度在線圈內(nèi)通過，可發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、凹坑等缺陷。探頭式線圈適用于對(duì)試件進(jìn)行局部探測(cè)。應(yīng)用時(shí)線圈置于金屬板、管或其他零件上，可檢查飛機(jī)起落撐桿內(nèi)筒上和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上的疲勞裂紋等。插入式線圈也稱內(nèi)部探頭，放在管子或零件的孔內(nèi)用來作內(nèi)壁檢測(cè)，可用于檢查各種管道內(nèi)壁的腐蝕程度等。為了提高檢測(cè)靈敏度，探頭式和插入式線圈大多裝有磁芯。

三、各種檢測(cè)方法應(yīng)用的場(chǎng)合

各種檢測(cè)方法具體適用的場(chǎng)合，要按焊縫具體的位置和結(jié)構(gòu)所處的形態(tài)，以及產(chǎn)品的要求精確度，根據(jù)檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法。

1.磁粉檢測(cè)技術(shù)

磁粉檢測(cè)技術(shù)主要探表層深度 3mm 內(nèi)缺陷。用于導(dǎo)磁性材料檢測(cè)技術(shù)，使用成本低，對(duì)產(chǎn)品表面粗糙度要求低，檢測(cè)技術(shù)設(shè)備設(shè)備價(jià)值大（比滲透檢測(cè)技術(shù)）。常用于產(chǎn)品常規(guī)工藝檢查，大批量檢查。要求高時(shí)，也可用螢光磁粉檢測(cè)技術(shù)，檢查方便。

2.射線檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)內(nèi)部檢測(cè)技術(shù)適用，不適用表面檢測(cè)技術(shù)。檢測(cè)技術(shù)環(huán)境需有防護(hù)措施，射線速度慢效率低，時(shí)間長(zhǎng)，不易探出缺陷的深淺位置，能探出缺陷的形狀及精確的尺寸大小。

3.超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)主要用于部件表層以下內(nèi)部檢測(cè)技術(shù)，一般用于要求較高的機(jī)加工部件檢測(cè)技術(shù)，對(duì)缺陷的判別要求較高，需經(jīng)培訓(xùn)的專門人員。操作經(jīng)驗(yàn)技術(shù)要求高，對(duì)工件表面粗糙度要求高，設(shè)備投入大。

4.滲透檢測(cè)技術(shù)

滲透檢測(cè)技術(shù)可用于非導(dǎo)磁材料，操作方便，攜帶容易。有毒性，易燃易爆。一般用于產(chǎn)品表面復(fù)雜零件，受測(cè)面積較小時(shí)使用。 如焊縫修補(bǔ)時(shí)，常用 PT 查裂紋

5.渦流檢測(cè)技術(shù)

渦流檢測(cè)技術(shù)適用于由鋼鐵、有色金屬以及石墨等導(dǎo)電體所制成的制品，如鐵磁性和非鐵磁性的型材和零件，石墨制品等。能發(fā)現(xiàn)裂紋、折疊、凹坑、夾雜、疏松等表面和近表面缺陷。 但它不適用于玻璃、石頭、合成樹脂等非導(dǎo)電材料。這鐘方法適用的檢測(cè)項(xiàng)目有：①檢測(cè)技術(shù)：工件表面和接近表面處的缺陷檢測(cè)，當(dāng)配有傳動(dòng)裝置時(shí)，可實(shí)行自動(dòng)化檢測(cè);②材質(zhì)檢測(cè)：可用作金屬的種類、成分、熱處理狀態(tài)等變化的分選和質(zhì)量評(píng)判檢測(cè);③尺寸檢測(cè)：試件的尺寸、滲鍍（涂）層厚度、腐蝕狀況和變形的檢測(cè);④形狀檢測(cè)：試件形狀變化的評(píng)判。

四、結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)作為主要的結(jié)構(gòu)形式具有諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)，因此其安全性也越來越得到工業(yè)界的重視，而目前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面缺陷和內(nèi)部缺陷能夠準(zhǔn)確評(píng)估與判斷的較好方法是無損檢測(cè)技術(shù)。在鋼結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)技術(shù)方法有很多種，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，必然出現(xiàn)操作更加便捷的、結(jié)果更加準(zhǔn)確直觀的鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)方法，這方面的研究仍具有遠(yuǎn)大前景。

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