橋梁鋼結(jié)構(gòu)工程及焊縫無損檢測技術(shù)分析

文/陳志文、韓波

1 前言

在橋梁結(jié)構(gòu)的處理環(huán)節(jié)，焊接是鋼結(jié)構(gòu)部分連接的主要工藝方式，且被大量應用到各種鋼結(jié)構(gòu)的橋梁施工中。因此，我們要加強焊縫質(zhì)量管理，落實檢驗工作，從而保證焊接質(zhì)量合格，提高橋梁運行的安全性和穩(wěn)定性。在焊接質(zhì)量檢測中，加強焊接缺陷的檢測，分析在焊接中可能存在的質(zhì)量缺陷問題，能夠有效提升焊接質(zhì)量水平，消除變形、裂紋等缺陷；利用先進的無損檢測技術(shù)檢測分析焊縫質(zhì)量缺陷，以此可以滿足焊接質(zhì)量提升的要求。

2 無損檢測技術(shù)概述

無損檢測技術(shù)是目前應用最為先進的焊接質(zhì)量檢測方式，并經(jīng)過探傷、檢測、評價三個階段。無損探傷主要是檢查焊接缺陷；而無損檢測是在探傷環(huán)節(jié)下進一步明確具體的缺陷位置、性質(zhì)、大小以及狀態(tài)；無損評價應用范圍比較大，需要更加全面和準確的了解檢測對象，掌握其全部信息，以此評估對象的運行狀態(tài)、判斷其使用壽命。無損檢測就是對被檢測對象的應用性檢測，主要是通過超聲、射線、磁粉、滲透等方面進行，了解缺陷的實際情況，不會給檢測結(jié)果造成任何的負面影響，因此無損檢測是目前工業(yè)生產(chǎn)中最為普遍的質(zhì)量檢測方法。對于鋼結(jié)構(gòu)的焊接部分采取無損檢測方式，可以及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷問題，以便于做出及時的修復處理，提高焊接施工質(zhì)量水平。在鋼結(jié)構(gòu)無損檢測作業(yè)階段，超聲波探傷的應用范圍較廣，應用設備反射超聲波能夠充分了解焊接位置的缺陷問題。超聲波探傷通過該原理進行檢測，并應用超聲波探頭發(fā)射一定的超聲波，然后通過接收器獲取相應的信息，將在反射或者折射的條件下形成的波形直接在屏幕中顯示出來，并進行必要的分析與評判，從而了解缺陷形式，以便采取必要的措施[1]。

3 鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷類型及缺陷檢測要求

3.1 焊縫缺陷

焊縫缺陷就是在焊接實施環(huán)節(jié)焊縫或者熱影響區(qū)的位置上存在的鋼材內(nèi)部缺陷，也可以說是表面缺陷。比較常見的缺陷有裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等，裂紋的缺陷問題影響非常大且危險、嚴重。造成裂紋的原因比較多，比如鋼材成分不合格、焊接工藝不到位、焊接環(huán)節(jié)溫度不合格、低溫焊接時沒有進行保溫或者沒有技術(shù)清理焊接表面的雜質(zhì)等，都會導致焊接存在缺陷。

3.2 焊縫質(zhì)量檢驗要求

焊縫缺陷不可以完全消除，且會直接降低焊接處強度。在該位置上應力比較集中，會導致連接部位的屈服強度、沖擊韌性、冷彎性能等全部不合格，因此焊縫質(zhì)量檢查非常重要。焊縫質(zhì)量檢查通?？梢苑譃楸砻尜|(zhì)量檢查、內(nèi)部質(zhì)量檢查等，前者是檢測外觀質(zhì)量與尺寸，后者則是通過無損檢測的方法確定內(nèi)部是否存在缺陷問題。超聲波是非常常見的檢驗方法，該方法測量精度比較好，可以快速掌握相應的焊接缺陷問題，了解焊接問題；此外，還可以采用磁粉、滲透等檢測方法，并聯(lián)合應用下更好地提升檢測的質(zhì)量和效率；一般通過X 射線或者γ 射線，提升檢測的標準。從目前我國的國家標準中分析發(fā)現(xiàn)，對于全焊透的焊縫來說，進行Ⅰ級、Ⅱ級焊縫不僅需要進行外觀質(zhì)量檢測，還需要做好超聲探傷的檢測，如果超聲檢測方法不能確定焊接缺陷，則需要輔助射線探傷的方法，使其全部符合工程的質(zhì)量標準要求[2]。

4 目前常用的無損檢測方法

4.1 射線探傷技術(shù)

射線探傷技術(shù)是目前進行焊接材料缺陷檢測的重要無損檢測技術(shù)，它是通過X 射線的方法對焊接部位進行質(zhì)量檢測，將焊接缺陷問題反映在熒光屏或者底片上，及時發(fā)現(xiàn)缺陷問題，重點掌握焊接缺陷的位置、尺寸等信息，以便評定焊接缺陷，為質(zhì)量檢查和管理提供良好的基礎。對于一些封閉性比較高的鋼結(jié)構(gòu)來說，比如鍋爐、船體等項目，在進行焊縫的質(zhì)量檢查時主要是以射線探傷為主，利用照相觀察、熒光屏觀察法確定焊接缺陷，這也是最為常見的方法。此外，電離法與工業(yè)電視監(jiān)督的方式也可以應用到實踐中，從而可以及時發(fā)現(xiàn)存在的焊接缺陷問題，明確焊接缺陷形狀，提高檢驗的精確性與可靠性。底片作為一手檢驗資料可以長期存儲，應及時檢查期是否存在質(zhì)量缺陷。在射線檢測時，要做好保護工作，以免影響人們的健康，但其成本相對較高，判定時間較長，因此并沒有實現(xiàn)全面應用[3]。

4.2 超聲波探傷技術(shù)

超聲波探傷主要是通過超聲波的方法檢測焊接缺陷，以掌握其是否存在缺陷問題。超聲波檢測時應用的波形頻率為20000Hz 的聲波，其穿透性比較高，可以集中性檢測，應用到工業(yè)領域內(nèi)有著非常好的效果。超聲波探傷的主要設備是超聲波儀器，通過檢測確定超聲波在工件內(nèi)部恒速直線運行的方式，在從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)的條件下會存在反射的情況。因此，通過儀器探頭能夠獲取反射的數(shù)據(jù)信息；通過顯示屏可以了解到超聲波的反射實際情況；通過作業(yè)技術(shù)人員分析可以了解內(nèi)部是否存在缺陷和問題，然后得出最終結(jié)論。該探傷檢測方法的精度比較高，操作比較簡單，效率比較高，且成本較低，不會給人的身體造成任何傷害和影響，所以應用范圍比較大。但是超聲波探傷的劣勢在于數(shù)據(jù)是通過波形的方式展現(xiàn)出來，需要技術(shù)人員進行分析，數(shù)據(jù)精度性對較差，因此并不能準確判定焊接缺陷問題。

4.3 磁粉探傷技術(shù)

該技術(shù)檢測的過程中，將鋼鐵等具備一定磁性的材料進行表面的磁性處理，但由于這些材料經(jīng)過磁化處理后，內(nèi)部會存在一定的磁感應，磁力線的密度會增加達到百倍，甚至千倍，如果材料內(nèi)部存在一定缺陷問題，磁力線就會出現(xiàn)很大的變化，導致漏磁場的情況發(fā)生。此時，缺陷部位的漏磁能力會吸收磁粉，并根據(jù)磁粉在鋼材表面分布的情況，及時發(fā)現(xiàn)被探測表面或者近表面的缺陷問題。該檢測方法的精度比較高，可以準確檢測細小裂紋，但是不能進行內(nèi)部的缺陷檢測，且還會受到檢測材料的形狀、尺寸等方面限制，應用效果相對較差。

4.4 滲透探傷技術(shù)

該檢測技術(shù)主要是應用毛細管的結(jié)構(gòu)進行被檢測表面的缺陷無損檢測，其主要包含熒光法、著色法兩種檢測方式。熒光法在檢測的過程中，需要在被檢測的表面涂刷一層含有熒光物質(zhì)的滲透液，使其全部都進入缺陷部位，在經(jīng)過一定時間后再將表面所存在的滲透液清洗干凈，而缺陷位置上則會保留部分滲透液，此時就可以通過設備檢測進行顯像反應。最為顯著的顯像方式是在表面噴灑白色粉末，滲透液被粉末吸收后在被檢測的表面分布存在，然后將探傷部件直接放入黑暗條件下，應用紫外線照射處理，從而在該位置上發(fā)現(xiàn)熒光。著色法在應用中，主要是通過著色的染料在光亮好的條件下進行檢查，且這種方法比熒光法檢測效果更好。經(jīng)過兩種方法分析，優(yōu)點：滲透方法可以使用到金屬、非金屬材料的質(zhì)量檢測，操作方便且直觀，且不需要電源即可檢測。缺陷：僅能夠進行表面或者近表面的檢測，能及時檢測細小缺陷不，且表面清洗難度較高[4]。

4.5 全息探傷技術(shù)

該檢測方法在進行探傷檢測中，可以重點了解被檢測表面與內(nèi)部的缺陷問題，及時準確掌握缺陷位置和尺寸，同時做好焊縫質(zhì)量的評級，但是目前該技術(shù)的研發(fā)還處于不成熟階段，資金需求量較大，經(jīng)驗比較欠缺，所以未來要投入較大的精力、資金進行研發(fā)，以促進該技術(shù)的全面應用[5]。

5 焊縫無損檢測技術(shù)發(fā)展前景

新時期背景下，隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，在橋梁鋼結(jié)構(gòu)工程中越來越多的焊縫無損檢測技術(shù)得到了應用，例如紅外線技術(shù)、聲發(fā)射技術(shù)以及金屬磁記憶檢測技術(shù)等。此類技術(shù)應用具備精準度高、適用范圍大、操作靈活等諸多優(yōu)勢，在橋梁鋼結(jié)構(gòu)檢測環(huán)節(jié)可以在焊縫資料缺陷形成之前將潛在質(zhì)量問題探尋出來。未來，橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊縫檢測技術(shù)的發(fā)展會逐漸趨向于數(shù)據(jù)化、信息化、儀器自動化等方面，在融合人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)等諸多技術(shù)的過程中，可以將鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量缺陷問題直觀體現(xiàn)給檢測人員，在一定程度上為橋梁鋼結(jié)構(gòu)工程項目開展提供幫助。

6 結(jié)語

綜上所述，橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工中，焊縫質(zhì)量檢測非常重要，本文重點分析多種無損檢測技術(shù)，介紹各種技術(shù)的優(yōu)勢，并且闡釋各種技術(shù)的應用要點，以此提高無損檢測的測量效果和鋼結(jié)構(gòu)橋梁的總體質(zhì)量水平，為我國橋梁事業(yè)的發(fā)展做出必要的貢獻。