無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)的應(yīng)用探討

楊文大

（廣東省建筑材料研究院）

0 引言

在鋼筋結(jié)構(gòu)的檢測(cè)中，既要保證不破壞建筑各個(gè)部件，又能確保各個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目結(jié)果準(zhǔn)確，并精確指出鋼結(jié)構(gòu)部件中被損壞或者出現(xiàn)缺陷的位置，能做到兩全其美的，只有選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)被檢測(cè)物體造成任何破壞，且成本低、檢測(cè)結(jié)果比較精確。在鋼筋結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用，是一項(xiàng)重大的技術(shù)突破，在應(yīng)用的過程中，很多細(xì)節(jié)問題作出進(jìn)一步討論和分析。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)內(nèi)涵

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，即在保證不對(duì)被檢測(cè)對(duì)象造成任何損傷的情況下，利用對(duì)象材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生異?；蛘呷毕莸葐栴}后，對(duì)聲、光、熱以及電磁等發(fā)生反應(yīng)的變化，來檢測(cè)對(duì)象表面或者內(nèi)部的問題，同時(shí)，對(duì)缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、以及變化體征做出準(zhǔn)確判斷和客觀評(píng)價(jià)。保證各類產(chǎn)品質(zhì)量、確保產(chǎn)品使用安全、改進(jìn)制造工藝、降低生產(chǎn)成本是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的主要目的。鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題的地方主要集中在焊接環(huán)節(jié)上，焊接質(zhì)量直接影響著建筑工程的整體質(zhì)量和安全性[1]。地震、鋼結(jié)構(gòu)的豎向支撐失去平衡等，都是威脅鋼結(jié)構(gòu)安全性的主要原因。利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)確認(rèn)檢測(cè)結(jié)果，采取補(bǔ)救措施，以保證工程建筑的安全性。

2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的主要檢測(cè)形式及其原理

2.1 射線檢測(cè)

射線檢測(cè)技術(shù)的原理，是利用了射線在穿透檢測(cè)物體時(shí)，強(qiáng)度逐漸減弱，以此來判斷被檢測(cè)物體是否存在缺陷。具體過程是，當(dāng)射線穿過被檢測(cè)對(duì)象時(shí)，將觀光膠片放置在適當(dāng)?shù)奈恢?，接收射線信息，再經(jīng)過暗室處理，得出物體厚度變化情況以及內(nèi)部缺陷情況的直觀圖像，根據(jù)圖像顯示的缺陷位置、大小以及數(shù)量等，對(duì)缺陷進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)[2]。電子成像技術(shù)可以直接將鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部問題或者焊接缺陷直觀的顯示出來，無(wú)論是位置、大小、分布情況、數(shù)量等細(xì)節(jié)，都以圖像的方式清晰明了的展示出來，且可以長(zhǎng)期保存，方便日后檢驗(yàn)。射線檢測(cè)技術(shù)最顯著的缺點(diǎn)就是會(huì)對(duì)人體造成傷害，檢測(cè)成本相對(duì)較高，速度比較慢。

圖1 射線檢測(cè)原理

2.2 超聲波檢測(cè)

超聲波檢測(cè)技術(shù)利用了超聲波在介質(zhì)中傳播的性質(zhì)來判斷被檢測(cè)物體內(nèi)部的缺陷。在建筑鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)中，利用超聲波在鋼結(jié)構(gòu)部件中的傳播與部件缺陷位置產(chǎn)生的相互作用進(jìn)行檢測(cè)。聲波發(fā)出后，遇到障礙物，其傳播方向或者其他特征發(fā)生變化，接收設(shè)備將變化后的聲波接收，檢測(cè)人員可以通過接收到信息進(jìn)行判斷和分析。0.5MHz～5MHz 的頻率范圍是超聲檢測(cè)技術(shù)常用的頻率，聲波檢測(cè)類型為A 型脈沖反射法。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以在較短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出結(jié)構(gòu)部件內(nèi)部的裂紋、焊接缺陷或未熔合等問題，成本較低，一起方便攜帶，但是這種檢測(cè)方式對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接面的粗糙程度有一定的要求，普適性并不高。

圖2 超聲波檢測(cè)原理

2.3 磁粉檢測(cè)

被檢測(cè)物體具有鐵磁性，這類材料在磁化后，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁感應(yīng)。當(dāng)被檢測(cè)物體內(nèi)部所組成的材質(zhì)出現(xiàn)不連續(xù)性的情況時(shí)，磁力線會(huì)隨著不連續(xù)的材質(zhì)發(fā)生變化，磁力線透出材料，在周圍形成漏磁場(chǎng)。磁粉會(huì)在磁力線的作用下，重新堆積于材料表面或近表面。該檢測(cè)技術(shù)的靈敏度比較高，成本相對(duì)較低，但是只能對(duì)表面或者近表面的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，且要求檢測(cè)物體必須具有鐵磁性，因此具有一定的局限性。

2.4 滲透檢測(cè)

在被檢測(cè)部件表面涂抹含有熒光材料或染色材料的滲透液體，液體通過表面開口滲入到內(nèi)部，最終滲滿整個(gè)缺陷；將表面的滲透液清除，涂抹顯像劑，利用其吸引作用，將缺陷內(nèi)的滲透液吸回，再利用紫外線或者白光進(jìn)行照射，可以顯示出內(nèi)部缺陷的形狀和大小。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是裝置比較簡(jiǎn)單，容易操作，對(duì)缺陷或問題的顯現(xiàn)比較明顯[3]。但是該技術(shù)在運(yùn)用之后，需要對(duì)結(jié)構(gòu)部件內(nèi)部進(jìn)行清理，很多檢測(cè)人員往往忽略了這一點(diǎn)，另外，如果是一些比較小的問題，利用滲透技術(shù)是無(wú)法精確判斷的。

3 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作中的應(yīng)用

3.1 外觀檢查

外觀檢查主要通過目測(cè)的方式對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接情況和工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)，外觀檢查是質(zhì)量檢測(cè)基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，只有進(jìn)行了目視檢測(cè)過程，后續(xù)的檢測(cè)工序才會(huì)進(jìn)行下去。比如，經(jīng)過目測(cè)或者直接測(cè)量的方式，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的尺寸以及形狀做初步判斷，一旦發(fā)現(xiàn)不合格的外觀缺陷，首先要進(jìn)行打磨或者修整，然后在進(jìn)行更加深入的儀器檢測(cè)。

3.2 射線探傷

內(nèi)部體積型問題的檢測(cè)，利用射線技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)效果比較好，比如對(duì)疏松、氣孔等問題的檢測(cè)，另外，還可以對(duì)未悍透、充分融合、有裂紋等問題進(jìn)行探測(cè)。常用的射線主要有中子射線、X 射線等，使用最廣泛的是X 射線。常見的檢測(cè)設(shè)備為X 射線探傷機(jī)，其核心零件是X射線管，射線管電壓≤450kv，可檢測(cè)的鋼結(jié)構(gòu)厚度范圍大約為80mm，如果以加速器輔助射線源時(shí)，可檢測(cè)的厚度范圍大約是600mm，檢測(cè)結(jié)果通過二位圖像直觀展現(xiàn)。

3.3 超聲檢測(cè)

超聲波探頭與被檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)部件的表面接觸后，探頭向部件發(fā)射超聲波，同時(shí)接受反射而來的聲波，將聲波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳輸給儀器實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步處理，然后根據(jù)超聲波在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中傳播速度以及時(shí)間的改變，判斷鋼結(jié)構(gòu)缺陷的位置。一般而言，部件內(nèi)部缺陷越大，聲波反射面就越大，因此，可以根據(jù)反射能量來判斷缺陷的大小。在檢測(cè)工作中常用的探傷波形主要有縱波、橫波、表面波等，縱波與橫波適用于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的探測(cè)，表面波適用于表面缺陷的探測(cè)[4]。在鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，常用的波形是橫波與縱波，因?yàn)楸砻娌▽?duì)不見表面條件有一定的要求，因此，鋼結(jié)構(gòu)不太適用。

3.4 磁粉探傷

建筑鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用磁粉檢測(cè)是比較科學(xué)的，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)是鐵磁性的材料。磁粉探傷檢測(cè)程序一般分為7 步：①預(yù)處理；②磁化；③施加磁粉或者磁懸液；④對(duì)磁痕進(jìn)行觀察并記錄；⑤對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)；⑥退磁處理；⑦后處理。其中磁化過程是比較關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，這是利用磁場(chǎng)與磁力線的物理原理對(duì)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)。

3.5 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)技術(shù)能否發(fā)揮效用，取決于滲透液的滲透力，而滲透力與液體表面張力、液體與鋼結(jié)構(gòu)部件表面之間濕潤(rùn)角的大小以及滲透液粘度等因素有關(guān)。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其檢測(cè)效果還與鋼結(jié)構(gòu)表面的毛細(xì)現(xiàn)象有關(guān)，鋼結(jié)構(gòu)表面相對(duì)來說是比較光滑清潔的，將滲透力比較強(qiáng)的液體涂抹于表面，如果內(nèi)部有缺陷，液體會(huì)隨著表面裂紋滲透進(jìn)內(nèi)部；將滲透液清洗后，涂抹上顯示液，就可以掌握內(nèi)部缺陷問題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)中發(fā)揮著不可替代的作用，優(yōu)越性極高。另外，加強(qiáng)建筑施工技術(shù)以及質(zhì)量檢測(cè)工作力度，是保障工程質(zhì)量的基礎(chǔ)，做好質(zhì)量檢測(cè)工作，為建筑市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)高效發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。