建筑結構無損檢測方法綜述

劉愛軍 劉少杰/華北理工大學 建筑與土木工程學院

建筑結構無損檢測方法綜述

劉愛軍 劉少杰/華北理工大學 建筑與土木工程學院

無損檢測是檢測行業(yè)新興的綜合性的應用技術，其在保證產品質量，保障使用安全，改進制造工藝和降低成本等方面發(fā)揮著積極的作用。本文綜合概述了該技術的研究現(xiàn)狀、檢測方法的種類及其優(yōu)缺點，發(fā)展前景。

無損檢測；檢測方法；建筑結構

一、無損檢測研究現(xiàn)狀

無損檢測是指在不損害檢測對象的使用性能、物理和化學特性的條件下，利用材料由于內部組織結構異常或存在缺陷而引起其對熱、聲、光、電、磁等反應的變化，來探測與評價其內部和表面缺陷、機械性能、化學性質等。

20世紀60－70年代是無損檢測技術的發(fā)展興旺時期，各種無損檢測的新技術、新方法不斷出現(xiàn)。80－90年代，無損檢測儀器的研制和改進方面得到迅速發(fā)展和提高，并迅速向工業(yè)現(xiàn)場和實用化發(fā)展[1]。常用的方法有：超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測。

（一） 超聲檢測

其原理是基于超聲波在試件中的傳播特性[2]。通過聲源產生超聲波，采用一定的方式使其在試件中傳播并與試件材料以及其中的缺陷相互作用。改變后的超聲波通過檢測設備被接收，根據(jù)接收的超聲波的特征，評估試件本身及其內部是否存在缺陷及缺陷的特性。

其優(yōu)點是：1）對平面型缺陷十分敏感，一經探傷便知結果；2）設備易于攜帶；3）穿透力強。其缺點有：1）作為耦合傳感器，要求被檢測表面光滑；2）難于探測出細小裂紋；3）設有參考標準，要求檢測人員有較高的素質；4）不適用于形狀復雜的構件。

（二） 射線檢測

它是指用射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法。 射線穿透檢測對象時呈指數(shù)規(guī)律被吸收衰減，當物質內部存在缺陷時，在缺陷部位會形成對射線衰減的不規(guī)律，致使穿透缺陷部位的射線強度和其他部位不同[3]。這時通過膠片記錄下來，通過暗室處理后形成底片，根據(jù)底片黑度不均的影像來評定其缺陷。

其優(yōu)缺點包括：1）可以獲得缺陷的直觀圖像，定性準確，對長度、寬度尺寸的定量也比較準確；2）檢測結果有直接記錄，可長期保存；3）對體積型缺陷檢出率很高，對面積型缺陷，容易漏檢；4）適宜檢驗厚度較薄的工件而不宜較厚的工件；5）適宜檢驗對接焊縫，不適宜檢驗角焊縫以及板材、棒材、鍛件等；6）對缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸的確定比較困難；7）檢測成本高、速度慢；8）具有輻射生物效應，損害生物組織，危及生物器官的正常功能。

（三） 磁粉檢測

鐵磁性材料被磁化后，由于不連續(xù)的存在，使構件表面和近表面的磁感應線發(fā)生局部畸形而產生漏磁場。此磁場會吸附施加在構件表面的磁粉，在適合的自然光或黑光燈下形成目視可見的磁痕，從而顯示不連續(xù)性的位置、形狀和大小[4]。

其優(yōu)點有：1）適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄，目視難以看出的不連續(xù)性；2）可檢測原材料、半成品、成品，還可對板材、型材、管材、鑄鋼件及鍛鋼件等進行檢測；3）可發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、發(fā)紋、白點、折疊、冷隔和疏松等缺陷。其缺點是：1）限于磁性材料，探傷前必須清潔工件，涂層太厚會引起假顯示；2）某些應用要求探傷后要退磁，難以確定工件深度。

（四） 滲透檢測

其原理是構件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透劑后，在毛細管作用下，滲透液可以滲透進表面開口缺陷中。去除表面多余的滲透液后，再在表面施涂顯像劑，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液。在一定的光源下，缺陷處的滲透液痕跡將被顯示，從而探測出缺陷的形狀及分布狀態(tài)[5]。

其優(yōu)點為：1）可檢測有色和褐色金屬的鑄件和焊件；2）具有較高的靈敏度；3）顯示直觀、操作方便、檢測費用低。缺點有：1）涂料污垢及涂覆金屬等表面層會掩蓋缺陷；2）孔隙表面的漏洞也能引起假顯示；3）探傷前后必須清潔工件；4）難以確定缺陷的深度，不適于疏松多孔的構件。

（五） 渦流檢測

它是建立在電磁感應原理基礎上的檢測方法，適用于導電材料。給一個線圈通入交流電，在一定條件下通過的電流是不變的。當線圈靠近檢測對象時，會感應出渦流，從而使線圈電流發(fā)生改變。由于渦流的大小隨構件內有無缺陷而不同，所以線圈電流變化的大小可反映其缺陷。

其優(yōu)點是：1）可檢測導電材料表面或接近表面的裂紋、夾雜、折疊、凹坑、疏松等缺陷；2）能確定缺陷的位置和相對尺寸。缺點有：1）僅限于導體材料，應用受限；2）難以判斷缺陷種類，不適用于非導電材料：

二、發(fā)展前景

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，激光、紅外、微波等技術被用于無損檢測領域，而傳統(tǒng)的常規(guī)技術也得到了豐富和發(fā)展[6]。目前，無損檢測技術正向快速化、標準化、數(shù)字化、程序化和規(guī)范化方向發(fā)展，包括：

（一）由定性檢測逐步向定量檢測發(fā)展。檢測時不僅要求探測出缺陷的有無和位置，而且還要測定出缺陷的類型、尺寸、形狀和取向[7]。

（二）發(fā)展新材料和特異形構件的無損檢測方法。隨著材料科學和工程技術的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出一些新材料和異型結構件，用原有方法常常難以進行或達不到要求。

（三）發(fā)展自動化無損檢測系統(tǒng)。自動化無損檢測比非自動化無損檢測能提供更好的重復性、結果一致性和檢測的可靠性，降低了對操作人員素質的要求，減少人為誤差的幾率。

（四）由材料和產品的無損檢測發(fā)展為與生產工藝和設計的綜合應用。無損檢測目的，不僅僅能夠發(fā)現(xiàn)結構的缺陷，更可以改進結構建設和設計。

（五）發(fā)展綜合的檢測系統(tǒng)。為了更準確更全面地檢測材料和結構的質量性能，應注意建立由多種方法組成的綜合檢測系統(tǒng)[8]。

（六）加強標準的制定立，大力開展人員培訓和等級資格認證考核。

三、結束語

無損檢測發(fā)展至今，涵蓋了眾多學科，檢測方法多樣。其對建設或使用中的建筑結構進行檢測，能及時發(fā)現(xiàn)影響結構安全與使用的隱患，采取必要的維護措施，保證了結構的安全性、適用性和耐久性。

[1]潘冬子，章光，劉世奇，等.混凝土梁無損檢測新技術及其進展[J].公路，2004，21(2):83-87.

[2]陳積懋.聲學綜合無損檢測技術[J].中國工程科學，2000,，2(4):64-69.

[3]耿榮生.迅速發(fā)展的中國無損檢測事業(yè)[J].無損檢測，2008，30(2).

[4]祁欣，劉竟業(yè)，田建龍，等.磁彈噪訊技術無損檢測鐵磁材料疲勞損傷[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2003，35(1):54-57.

[5]林維正.土木工程質量無損檢測技術[M].中國電力出版社，2008.

[6]任春山，楊懷玉.無損檢測技術的作用與發(fā)展[J].鐵道工程學報，2005(S1):425-430.

[7]張科強，楊波.混凝土的無損檢測方法及其新發(fā)展[J].混凝土，2007(5):99-101.

[8]孔秀珍，檀秋芬.無損檢測技術在土木工程中的應用[J].蕪湖職業(yè)技術學院學報，2009，11(2):4-6.