建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接缺陷的檢測、分析和評定

何佳君

嘉興市春秋建設(shè)工程檢測中心有限責任公司 浙江嘉興 314000

鋼結(jié)構(gòu)是建筑工程中不可缺少的承重結(jié)構(gòu)體系，具有強度高、自重較輕、抗震性能強、塑性和韌性較好的優(yōu)勢、成本低、工業(yè)裝配化程度較高等優(yōu)勢，被廣泛的應用在高層建筑、高架立交橋建筑、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑、超高層建筑等。隨著建筑工程規(guī)模的擴大，鋼結(jié)構(gòu)逐漸向大空間、大跨度的趨勢發(fā)展，建筑中的鋼結(jié)構(gòu)通常采用的都是焊接的連接方式，鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量將直接影響到鋼結(jié)構(gòu)和建筑工程的質(zhì)量和安全性。如果存在焊接缺陷的問題，極可能導致構(gòu)建承載面積幅度減小，從而使用力集中在一起，進而造成鋼結(jié)構(gòu)的疲勞性能和強度大大衰減，并產(chǎn)生缺口效應[1]。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接缺陷的危害

焊接質(zhì)量受到焊接材料、焊接工藝、操作環(huán)境以及操作者技藝水平等諸多因素的影響，因此所造成的缺陷種類繁多。從建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接檢測的角度可以劃分為表面缺陷和內(nèi)部缺陷。表面缺陷是指從焊縫表面用肉眼即可發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見的表面缺陷有咬邊、焊瘤、燒穿、弧坑、凹陷及表面氣孔、表面裂紋、根部未焊透等；內(nèi)部缺陷是指位于焊縫內(nèi)部，無法用肉眼看到，需借用特別的儀器或手段才能發(fā)現(xiàn)。常見的內(nèi)部缺陷主要包括氣孔、夾渣、裂紋、未焊透等。無論表面缺陷還是內(nèi)部缺陷，都會減小金屬的有效截面面積，導致金屬強度降低，產(chǎn)生應力集中，甚至產(chǎn)生裂紋，危害極大，應嚴格控制缺陷的產(chǎn)生。大多數(shù)人可能會認為內(nèi)部缺陷要比外部缺陷危害更大，更容易使金屬強度降低，因此在對焊接接頭的檢查上主要關(guān)注內(nèi)部質(zhì)量，容易忽視表面缺陷。試驗表明，將含當量相同的分別位于表面與內(nèi)部的氣孔缺陷的焊接試件進行拉伸試驗，其抗拉強度均能達到母材強度，但斷口位置不同，含表面氣孔的試件斷口在焊縫上，含內(nèi)部氣孔的試件斷口在母材熱影響區(qū)。雖然兩種缺陷對試件的抗拉強度影響不大，但從斷口位置來看，其影響是不同的。一般情況下，封閉型的缺欠如氣孔、夾渣等處在焊縫表面時比在內(nèi)部時對結(jié)構(gòu)影響要大。因此在實際檢測工作中，不僅要注重內(nèi)部缺欠檢測，表面缺欠也是不能忽略的。

2 焊接缺陷的無損檢測技術(shù)

（1）磁粉檢測。自動檢測技術(shù)主要是利用漏磁場和磁場中的磁之間的作用力。在漏磁場的作用下會將所使用的磁粉匯集在缺陷邊緣，從而使磁粉形成磁痕，這樣能夠有效的確定缺陷的數(shù)量和種類。磁盤檢測技術(shù)具有檢測速度較快、操作難度極低、檢測靈敏度高、成本低的特點。但是這種技術(shù)也存在一定的局限性，只可以對磁性金屬表面和接近表面的缺陷進行檢測，只可以將其作為缺陷的定量分析，缺陷性質(zhì)的判斷錯誤率較高，難以預測埋藏深度。

（2）滲透檢測。滲透檢測技術(shù)的應用原理主要是借助有色染料和熒光染料的物理特性，其特性是強滲透性，能夠有效的將鋼結(jié)構(gòu)的缺陷痕跡展現(xiàn)出來。在滲透檢測技術(shù)應用時需要利用毛細作用將有色染料滲透到表面開口缺陷內(nèi)，之后在通過顯像劑的作用下通過毛細作用使有色染料回滲到材料表面，通過此過程能夠有效的將所存在的缺陷形貌特征和分布狀態(tài)清晰的展現(xiàn)出來。這種檢測方式具有操作難度低、操作方便、檢測結(jié)果具有直觀性的優(yōu)勢。滲透檢測技術(shù)通常都是由人工操作完成的，因此滲透檢測技術(shù)了檢測靈敏度極可能受到滲透液性能、檢測環(huán)境、被檢工件表面狀況、檢測工藝的影響。這種檢測方式不適用于近表面不開口的缺陷，極可能發(fā)生漏檢的現(xiàn)象[2]。

（3）射線檢測。射線檢測技術(shù)的應用原理主要是借助材料中缺陷處和無損位置對射線的吸引和衰減程度存在差異，在應用射線檢測技術(shù)時通過使射線穿透被檢材料，感光層黑度不同的區(qū)域會在射線底片上直觀的顯示出來。通過此過程能夠?qū)崿F(xiàn)對缺陷的大小和數(shù)量等信息進行判斷。材料的密度對射線的吸收率有著較大的影響，所以在探測焊縫的氣孔、未融合、夾渣、未焊透檢測方面有著良好的效果。通過射線檢測技術(shù)可以有效的將缺陷定性顯示出來，除此之外還可以實現(xiàn)對缺陷的尺寸進行檢測和保存。但是，射線檢測圖像通常會出現(xiàn)缺陷邊緣模糊、缺陷特征被淹沒、灰度區(qū)間較窄、圖像噪音多等缺點，這直接造成焊縫缺陷信息的確難度高。

（4）超聲波檢測。超聲波檢測原理主要是通過利用探頭發(fā)出頻率超過20千赫茲的超聲波，如果超聲波在材料中傳輸?shù)倪^程中遇到缺陷都可以發(fā)生衍射和反射等現(xiàn)象，并對其進行分析能夠?qū)崿F(xiàn)無損檢測。這種無損檢測方式通常具有穿透力強，可實現(xiàn)對微小缺陷的準確測量和定位，可對缺陷深度進行測量，這種檢測方式是現(xiàn)階段最為常用的方法。超聲波檢測技術(shù)具有適應性強、安全性高的優(yōu)勢，但是極可能受到金屬組織積極的影響，而且還具有一定的局限性，不利于對奧氏體不銹鋼焊件的檢測，適當?shù)奶砑玉詈蟿┛商嵘龑θ毕輽z測的精確性。

（5）缺陷評定及驗收。評定一條焊縫或者缺欠是否合格，取決于所采用的標準。原國家標準 GB/T中以 φ3mm 橫孔作為基準，對焊縫的驗收評定分為：Ⅰ區(qū)為非危險性缺陷，可不做評定；Ⅱ區(qū)缺陷按指示長度評定；Ⅲ區(qū)為需返修缺陷。而 GB/T中橫孔、平底孔、矩形槽等均可作為基準靈敏度，且不包含評定等級的詳細內(nèi)容的，需要引用新標準 GB/T《焊縫無損檢測 超聲檢測 驗收等級》，該新標準中對缺欠的判定由鋼板厚度、缺欠長度及該缺欠回波波高共同確定，并且缺欠的記錄等級、驗收等級隨著缺欠的長度不同而不同，這樣既避免了對不同構(gòu)件重要性的“一刀切”，同時也更加接合了國際標準[3]。

3 結(jié)語

如今，鋼結(jié)構(gòu)已被廣泛應用，國家更是大力推進裝配式結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)工程或許將如雨后春筍般出現(xiàn)在各類大中小型項目中。作為檢測人員應足夠重視，嚴把質(zhì)量關(guān)，做到不放過缺陷，不遺漏缺欠，對返修后焊縫做到百分百探傷，確保完全消除超標缺陷；對無需返修的缺陷，應做好相應記錄。