無損檢測技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的實踐研究

蔡泳松

廣東盈通檢測技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司 廣東 中山 528459

引言

鋼結(jié)構(gòu)橋梁不僅具備著較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時也會產(chǎn)生較強(qiáng)的綜合效率，成為我國當(dāng)下橋梁建設(shè)的重要類型，承擔(dān)我國重要的交通運輸職責(zé)。在過去的發(fā)展中，我國由于在鋼結(jié)構(gòu)橋梁方面的建設(shè)經(jīng)驗不足，使得伴隨著使用年限的增加，會出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問題，因此嚴(yán)重影響到了橋梁的正常使用[1]。

1 無損檢測技術(shù)

在當(dāng)下的無損檢測技術(shù)，也被稱為無損探傷，是一種在保障不會對檢測對象造成質(zhì)量損傷的一種檢測技術(shù)類型，基于物質(zhì)的聲、光、磁、電等方面的特征，對物質(zhì)的內(nèi)部性能以及參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。相比較傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，需要隨機(jī)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行鉆孔檢測而言，這種形式下的檢測技術(shù)并不會對鋼結(jié)構(gòu)造成較為嚴(yán)重的質(zhì)量影響。

我國在當(dāng)下的鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建設(shè)中，主要采用的鋼橋面板焊接而成。因此，這樣的結(jié)構(gòu)橋梁會存在著大量的焊接部位，同時殘余應(yīng)力也較大。這樣的焊接技術(shù)下，會由于焊接工藝所面臨的缺陷，或者在荷載力的反復(fù)作用下模式的形成一定的疲勞裂縫。歸根結(jié)底，對于橋梁的一些質(zhì)量隱患問題主要體現(xiàn)在三個不同的方面。第一是由于焊接水平高低不一導(dǎo)致，在實際的施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)未焊透、未熔合、燒穿等方面的問題。第二則是由于構(gòu)件連接部位，會在主應(yīng)力反復(fù)的作用力下，使得出現(xiàn)一定的疲勞裂紋。最后，則是由于在構(gòu)件的細(xì)節(jié)位置，在受到外載荷力，或者受到震動的影響，出現(xiàn)一定的形變問題。因此，這種鋼結(jié)構(gòu)橋梁必然會在長期的使用中，出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問題，只有采用科學(xué)合理的檢測技術(shù)，才可以及時發(fā)現(xiàn)這些潛在的質(zhì)量問題，以此采取針對性的解決措施。在當(dāng)下開展無損檢測的過程中，主要涉及橋梁構(gòu)件的銹蝕、起皮、油漆剝落等情況的勘查；焊接縫與構(gòu)件是否存在質(zhì)量問題，特別是在桿件接頭、鋼材相互交叉的位置，檢測是否出現(xiàn)了不同程度的疲勞裂紋[2]。

2 無損檢測的實際應(yīng)用

2.1 在役鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測

在對在役鋼結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn)行的檢測，是針對一些投入時間較長的橋梁所開展的相關(guān)檢測技術(shù)。由于橋梁已經(jīng)投入較長的檢測時間，因此就會導(dǎo)致車輛在長時間的行駛之后，出現(xiàn)一定程度的振動，或者由于鋼材的承壓等方面的問題，導(dǎo)致在役鋼結(jié)構(gòu)橋梁出現(xiàn)不同程度的老化、裂紋等方面的問題。但是由于很多出現(xiàn)的裂縫很微小，因此讓檢修人員無法通過肉眼及時發(fā)現(xiàn)，這樣就會留下較大的安全隱患。一旦得不到有效的修補(bǔ)，就會在之后的使用中，使得一些裂縫繼續(xù)加大。在當(dāng)下對于在役鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測技術(shù)，主要是首先讓檢測人員利用肉眼進(jìn)行觀察，之后再使用砂紙對橋梁的表面油漆進(jìn)行打磨處理，使用磁粉或者著色滲透液的檢測技術(shù)，對其內(nèi)部進(jìn)行探傷，最大程度上發(fā)現(xiàn)一些細(xì)小的裂縫[3]。

2.2 在建鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測

在當(dāng)下在建的鋼結(jié)構(gòu)橋梁也會由于各種原因，出現(xiàn)不同程度的裂縫問題。首先，可能是由于建設(shè)當(dāng)中建設(shè)材料的質(zhì)量影響，一些建筑材料質(zhì)量不合格，因此在建設(shè)之前就會出現(xiàn)一定的裂縫。其次，還可能是由于施工過程中的施工工藝方法不當(dāng)，以此導(dǎo)致對橋梁的整體結(jié)構(gòu)造成不同程度的問題。一般情況下，出現(xiàn)這類問題的地方，都是在焊縫或者應(yīng)力的集中位置。因此，在工程項目施工結(jié)束之后，基本上都需要首先使用超聲波檢測技術(shù)，并之后使用X射線進(jìn)行檢測。在本質(zhì)上，需要在焊縫接頭的起始兩端，都拍下一組找平，并對其中開展抽樣調(diào)查，對一些不合格的位置加倍進(jìn)行拍照，直到焊縫得到了較為完整的檢測，以此避免由于檢測技術(shù)的不合格，讓后期的使用過程中，會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的裂縫問題[4]。

3 鋼結(jié)構(gòu)橋梁無損檢測技術(shù)

在當(dāng)下的檢測技術(shù)的使用中，使用磁粉校測與滲透檢測技術(shù)，僅僅可以對鋼結(jié)構(gòu)的表層裂縫進(jìn)行檢測，因此存在著一定的檢測局限性。而在之后使用的射線照相技術(shù)、超聲波探傷技術(shù)以及渦流檢測技術(shù)等，可以在使用的過程中，對其鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷問題進(jìn)行確定，因此得到了較為廣泛的推廣與使用。

3.1 磁粉檢測技術(shù)

在鋼材被成功的磁化之后，會導(dǎo)致表面存在的一些裂縫，能夠?qū)Υ艌龅倪B續(xù)性造成一定的破壞。因此，在實際的使用過程中，對被磁化的鋼材表面均勻地撒上一些磁粉，這樣就可以使得一些鋼材一定存在著一定的裂縫，就會讓一部分磁束流入到存在的裂縫當(dāng)中，以此進(jìn)入到裂縫的磁束流當(dāng)中，這樣就可以很好的利用磁場的效果，對裂縫的具體位置、形狀、大小進(jìn)行科學(xué)合理的判斷。對于這種磁粉檢測技術(shù)而言，在操作上較為簡單，同時也具備著較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力，因此在當(dāng)下的鋼結(jié)構(gòu)橋梁的無損檢測工作當(dāng)中，這種技術(shù)得到了較為科學(xué)合理的使用。但是，對于這種技術(shù)的問題在于，僅僅使用在一些鋼結(jié)構(gòu)的表層檢測工作。同時，由于在檢測的過程中，一些鋼結(jié)構(gòu)橋梁所使用的材料為一些奧氏體不銹鋼，或者采用的是鋁合金等一些無法被磁化的金屬物質(zhì)，另外裂縫在超過30%，以及一些裂縫出現(xiàn)在一些較深的位置上的時候，都無法使用這種方法進(jìn)行檢測[5]。

3.2 滲透檢測技術(shù)

在使用這種檢測技術(shù)的時候，往往首先需要在被檢測對象，對其表面的油漆、灰塵以及油泥等位置處理干凈，之后再使用噴霧器或者刷子，對其表面所覆蓋的一些著色劑與熒光染料進(jìn)行針對性的處理。一旦鋼材當(dāng)中出現(xiàn)了一定的裂縫，必然會讓著色劑與熒光染料進(jìn)入到裂縫當(dāng)中，之后干燥處理之后，或者添加一定的顯像劑，使用紫外線進(jìn)行照射之后，就可以清晰的顯示這個階段裂縫的具體位置與形狀。對于這種裂縫檢測技術(shù)而言，其技術(shù)的使用范圍較為廣泛，同時操作也較為的簡單。但是該技術(shù)的缺點在于，僅僅能夠針對一些定性或者表面有著較高光潔技術(shù)的材料進(jìn)行檢測。同樣對于一些裂縫較深的情況，無法進(jìn)行科學(xué)合理的檢測、另外，在一些表面出現(xiàn)鐵銹、涂料或者出現(xiàn)的缺陷性問題，無法進(jìn)行科學(xué)合理的檢測。

3.3 射線照相技術(shù)

當(dāng)下射線檢測技術(shù)，主要是使用X射線，對其特定的膠片上所產(chǎn)生的一些感光作用，這樣就可以很好地對一些體積型缺陷，或者一些焊縫位置進(jìn)行詳細(xì)的檢測。在實際的使用過程中，在射線掃過被檢測對象之后，就會被存在的一些裂縫所吸收。以此讓膠片的感光程度出現(xiàn)變化，以此顯示出裂縫的位置。對于這種技術(shù)的優(yōu)勢性，主要是可以很好的作用于各種建設(shè)材料，例如可以針對金屬材料、復(fù)合材料、放射材料等多種類型的材料進(jìn)行檢測。使用計算機(jī)系統(tǒng)，將裂縫在出現(xiàn)的三維立體圖像，也是現(xiàn)階段所有無損檢測技術(shù)當(dāng)中，檢測靈敏度最高的技術(shù)類型。但是，由于射線會伴隨著檢測對象的厚度所影響，出現(xiàn)射線的衰減，因此就會導(dǎo)致基本上都應(yīng)用在一些薄層的結(jié)構(gòu)檢測。同時，該種技術(shù)對于設(shè)備有著較強(qiáng)的依賴性，同時在后期的設(shè)備維護(hù)成本較高，對于人體而言，射線也會對人體造成一定的損傷，需要在使用這種技術(shù)的時候，對檢測人員做好相應(yīng)的防護(hù)工作[6]。

3.4 超聲波探傷技術(shù)

在頻率大于20000MHz的機(jī)械波，被稱之為超聲波。在當(dāng)下使用超聲波檢測技術(shù)，主要是利用超聲波與被測對象所產(chǎn)生的相互作用。在遇到異面介質(zhì)的時候，例如對于氣孔、夾渣等，就會使得一些超聲波經(jīng)過超聲波反射，導(dǎo)致在計算機(jī)處理信號之后，就可以顯示出相應(yīng)的缺陷回波。這樣就可以很好的利用分析的方式，對檢測對象的幾何特性、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能異常等方面得到充分合理的檢測。對于這種技術(shù)而言，在實際的使用過程中，具備著儀器體積小、操作簡單、易于攜帶，同時檢測周期短的優(yōu)勢，同時可以在使用的過程中，作用于一些高厚度的鋼材。并對一些裂縫、夾層以及折疊等位置，實現(xiàn)高效率的檢測，以此滿足檢測人員對于該位置的檢測工作。伴隨著當(dāng)下科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得也研發(fā)出了各種類型的超聲波檢測技術(shù)，例如出現(xiàn)了自動超聲波技術(shù)、遠(yuǎn)程超聲技術(shù)以及逆波場衍射技術(shù)等，都可以應(yīng)用在不同的情景當(dāng)中[7]。

3.5 渦流檢測技術(shù)

在應(yīng)用物流檢測技術(shù)的過程中，是一種基于電磁感應(yīng)的原理，使其交變磁場作用下，可以產(chǎn)生大量的感應(yīng)電流，并激發(fā)出次級感應(yīng)磁場，是德語遠(yuǎn)處交變磁場會發(fā)生一定的作用，這樣就會出現(xiàn)電流。這樣的技術(shù)，可以很好地用于導(dǎo)電材料的檢測技術(shù)當(dāng)中。而在鋼橋的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，一旦存在著一定的裂縫或者氣泡，就會使得導(dǎo)體當(dāng)中的渦流出現(xiàn)一定的變化。因此，這種技術(shù)有效地應(yīng)用到一些薄、細(xì)小的導(dǎo)電材料當(dāng)中。在具體的操作中，并不需要進(jìn)行材料的接觸，同時檢測技術(shù)有著較高的自動化程度，同時檢測的速度也相對比較快。但是這樣的技術(shù)也存在著一定的缺陷，就是無法有效地對一些厚度較高，或者在內(nèi)部存在著一定缺陷問題的材料監(jiān)測，同時探傷深度與表面探傷的靈敏度存在著一定的矛盾問題，因此就無法實現(xiàn)定量的檢測方式[8]。

3.6 聲發(fā)射探傷技術(shù)

在近些年的發(fā)展中，這種技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，同時伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)也得到了全面的應(yīng)用，成為一種可以很好地對鋼橋進(jìn)行檢測的技術(shù)手段。聲發(fā)射也被稱為應(yīng)力波發(fā)射技術(shù)，可以很好地在鋼鐵材料有著較大的荷載情況下，對其出現(xiàn)的一些破壞、斷裂后不可逆的形變，產(chǎn)生較為明顯的聲場改變，以此產(chǎn)生一定的機(jī)械擾動，進(jìn)而釋放出應(yīng)力波。在這樣的技術(shù)使用中，利用傳感器對發(fā)射的信號波采集，以此實現(xiàn)針對性的檢測。但是，需要注意的是，該技術(shù)經(jīng)常會受到一些外界環(huán)境的噪聲干擾，以此使得該技術(shù)有著提升的空間。

3.7 金屬磁記憶檢測技術(shù)

當(dāng)下金屬磁記憶檢測技術(shù)的使用，主要是利用金屬磁材料在地磁場環(huán)境下，受載荷作用產(chǎn)生一些磁記憶，使得可以對材料當(dāng)中的一些缺陷實現(xiàn)良好的反應(yīng)。而在在載荷消滅后，依然可以存在。這樣就可以很好地對鐵磁構(gòu)建的一些早期缺陷，實現(xiàn)使用壽命的評估。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了保障鋼結(jié)構(gòu)橋梁可以長期穩(wěn)定的運行下去，創(chuàng)造出更多的社會效益，就需要在日常的運維中，采用各種針對性的無損檢測技術(shù)，對其鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對性的檢測，以此及時的發(fā)現(xiàn)一些潛在的安全隱患，并針對性的進(jìn)行處理與調(diào)整，從而全面提高橋梁施工質(zhì)量。