倫漢華

（廣東穩(wěn)固檢測鑒定有限公司 廣東 廣州 511453）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)工程在目前的建筑行業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景，其主要優(yōu)勢包括強度高、重量輕、可塑性大等方面。在鋼結(jié)構(gòu)工程的施工時，不同構(gòu)件常采用焊接方式進行連接，因此焊縫質(zhì)量是鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，為了確保鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量，應(yīng)充分利用無損檢測技術(shù)對焊縫質(zhì)量作出有效檢測。

1 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測技術(shù)的應(yīng)用要求

鋼結(jié)構(gòu)工程是一種以鋼材為主要材料的建筑工程，在現(xiàn)代建筑的發(fā)展當中，鋼結(jié)構(gòu)工程逐漸得到了廣泛普及。相對于混凝土結(jié)構(gòu)具有強度高、質(zhì)量輕和塑性強等突出優(yōu)點。鋼結(jié)構(gòu)工程連接方式主要包括螺栓連接與焊接，為了有效保證焊接質(zhì)量，為鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量提供保障，除了需要對焊接流程作出規(guī)范，也應(yīng)做好對焊縫質(zhì)量的檢測，確保焊縫的可靠性。目前在鋼結(jié)構(gòu)工程的焊縫檢測工作中，主要采用了無損檢測技術(shù)，該技術(shù)主要是通過超聲、紅外、電磁與射線等方式，在不影響被檢測對象使用性能的前提下，完成對其各項參數(shù)與缺陷的檢測，從而及時發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中存在的問題，促進焊接質(zhì)量的提升。

鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測技術(shù)的應(yīng)用時，需要嚴格依據(jù)國家相關(guān)標準的要求，其中包括《鋼結(jié)構(gòu)工程施工和檢驗規(guī)范》（GB50205—2001）、《焊縫無損檢測超聲檢測驗收等級》（GBT29712—2013）、以及《焊縫無損檢測超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》（GBT11345—2013）等。比如根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工和檢驗規(guī)范》（GB50205—2001）的規(guī)定，焊縫根據(jù)質(zhì)量要求與檢驗方法，總共分為一級、二級、三級，在標準要求上也具有一定區(qū)別：三級焊縫只需要進行外觀檢查，保證符合標準要求；一級和二級根據(jù)該項要求，除了需要進行外觀檢查，還要利用超聲波檢查其中是否存在內(nèi)部缺陷，如果通過超聲波檢查無法有效進行缺陷判斷，還應(yīng)采用射線檢查的方法，確保其符合國家質(zhì)量標準要求。其中對于一級焊縫，超聲波、射線探傷比例均為100%；二級焊縫超聲波、射線探傷比例均為20%且均≥200mm；焊縫長度＜200mm時應(yīng)對整條焊縫進行探傷[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測技術(shù)種類

2.1 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)是一種應(yīng)用普遍的焊縫無損檢測技術(shù)類型，是指應(yīng)用頻率高于20000Hz超聲波進行焊縫無損檢測的方法，其應(yīng)用原理為超聲波在不同的介質(zhì)之間傳播時，會發(fā)生反射與折射現(xiàn)象，因此在材料內(nèi)部存在缺陷問題的情況下，由于存在聲阻抗差異，從而產(chǎn)生聲波的反射。在檢測時需要運用專業(yè)儀器，通過超聲探頭向檢測對象內(nèi)部發(fā)射超聲波，而后利用探頭接收反射回波，并依據(jù)反射波在屏幕上的位置，以及波幅高低情況，最終完成對缺陷位置、大小的判斷。超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測，具有成本較低、準確性強、檢測速度快、操作簡單等優(yōu)勢，其不足之處在于檢測結(jié)果缺乏直觀性，無法直接反映缺陷情況，而是通過展示波形，讓操作人員根據(jù)自身經(jīng)驗作出判斷，并且容易受到材料自身品粒度、形狀等條件影響。

2.2 射線檢測技術(shù)

射線無損檢測技術(shù)也是一種常用于焊縫缺陷檢測的技術(shù)，主要是利用X射線、γ射線等，對焊縫進行檢測，在射線透過焊縫位置時，能夠?qū)⒑附游恢玫膬?nèi)部情況在熒光屏上成像，顯示出焊縫缺陷的位置、大小及輪廓，該技術(shù)的操作方式可以劃分為照相觀察法、熒光屏觀察法兩種。其原理在于射線通過物體時，會發(fā)生一定程度的衰減，而不同物質(zhì)的衰減系數(shù)具有差異性。實際應(yīng)用當中，射線檢測技術(shù)常用于具有高度封閉性大型鋼結(jié)構(gòu)工程的焊縫缺陷檢測，比如大型船體與鍋爐工程等。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對缺陷形狀的準確判斷，并且能夠長期保留底片，進行有效記錄。在其應(yīng)用過程中需要注意的問題為，射線的穿透力及入射角度對檢測結(jié)果的影響較大，因此要求材料厚度在2～200mm之間。同時該技術(shù)檢測成本較高、用時較長、設(shè)備體積較大，并且對操作人員身體也具有不良影響。

2.3 磁粉檢測技術(shù)

磁粉無損檢測技術(shù)主要是通過鋼材等鐵磁性材料在磁化后形成磁場的原理進行焊縫缺陷檢測。在鐵磁性材料經(jīng)過磁化作用之后，會使材料內(nèi)部產(chǎn)生顯著的磁感應(yīng)，同時產(chǎn)生密集的磁感應(yīng)線。如果此時焊縫存在缺陷，會造成磁感應(yīng)線產(chǎn)生局部畸變，使其逸出材料表面形成漏磁場，對磁粉形成明顯的吸附作用，而后操作人員將磁粉或磁懸液均勻分布于材料表面，由于焊縫缺陷位置存在漏磁場，能夠吸附大量磁粉或磁懸液，形成局部聚集的現(xiàn)象，通過仔細觀察即可準確判斷缺陷大小及位置等[2]。磁粉檢測技術(shù)具備操作簡單、結(jié)果準確直觀、檢測速度快、成本低等突出優(yōu)勢，但也存在明顯局限性，比如只能有效用于材料表面、近表面缺陷檢測，同時只適用于鐵磁性材料的檢測，無法檢測奧氏體不銹鋼以及其他磁性較弱的材料。

2.4 滲透檢測技術(shù)

滲透檢測是指依靠毛細現(xiàn)象原理進行檢測的無損檢測技術(shù)，也稱為液體滲透檢測。在某一物體與液體進行接觸時，如果物體自身存在縫隙，液體就會沿縫隙流動。因此在檢測過程中，需要事先在焊縫表面涂抹滲透液，在焊縫表面存在縫隙和毛細管的情況下，滲透液進入縫隙內(nèi)部，而后去除焊縫表面的滲透液，縫隙和毛細管內(nèi)的滲透液無法得到去除，從而對缺陷作出有效顯示。滲透檢測又可劃分為熒光滲透檢測、著色滲透檢測兩種，在操作流程上也較為相似。比如在著色滲透檢測過程中，應(yīng)確保焊縫溫度在10℃~50℃，表面照度在500Lx以上。滲透檢測技術(shù)對于各類材料都具有較好的應(yīng)用效果，能夠十分直觀地顯示缺陷，檢測過程受鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形狀、大小、缺陷位置的影響較小。其局限性主要為無法進行內(nèi)部缺陷的檢測，并且對于細小缺陷的檢測效果不良。

3 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測技術(shù)的實際應(yīng)用

3.1 合理選擇檢測技術(shù)

對上述檢測技術(shù)進行實際應(yīng)用時，需要事先根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程的具體施工情況及檢測要求，選用合適的檢測技術(shù)手段，從而確保檢測結(jié)果的準確有效。具體進行檢測時，可以在內(nèi)部檢測中運用超聲波檢測技術(shù)，而在表面和近表面缺陷檢測中運用磁粉檢測技術(shù)。此外還應(yīng)根據(jù)檢測對象及檢測部位的區(qū)別，應(yīng)用不同的檢測技術(shù)。例如針對角焊縫與T型焊縫，以及坡口部位，一般采用超聲波檢測與磁粉檢測；其根部位主要運用磁粉檢測；對接焊縫一般采用超聲波檢測與射線檢測兩種方式。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫缺陷定位

在焊縫無損檢測技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，以超聲波檢測技術(shù)為例，需要在檢測時對焊縫缺陷作出準確定位。定位方法一般可以選擇調(diào)整水平位置掃描速度，而后對比缺陷位置以及第一、二、三次波的對應(yīng)位置，對缺陷的大概范圍作出確定。其中，如果缺陷信號產(chǎn)生于二次波附近，可以判斷為表面缺陷，在缺陷信號處于一、二次波之間或二、三次波之間時，說明缺陷位置在焊縫中間的位置。在缺陷信號位于一次波以及三次波附近的情況下，能夠說明缺陷位置在焊縫根部。另外在檢測過程中，也應(yīng)注意反射干擾的現(xiàn)象。

3.3 缺陷波形識別

應(yīng)用超聲波檢測過程中，對于缺陷波形的識別是對缺陷作出有效判斷的關(guān)鍵步驟。鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫的常見缺陷主要包括氣孔、夾渣、未熔合、未焊透及裂紋等，針對上述不同類型的缺陷，其波形也會存在較為明顯的區(qū)別。

氣孔缺陷的產(chǎn)生原因主要是焊接過程中熔池高溫金屬所吸收的氣體沒有在冷卻前及時排出，使其內(nèi)部形成空洞，焊劑烘干不完全、電弧偏吹以及保護氣體不足都可能造成這一問題[3]。氣孔缺陷的波形具備以下特點：對于單獨的氣孔，回波高度一般較小，波形也較為穩(wěn)定，在以某一方向進行探測時所有反射波高度基本一致，而在輕微移動探頭后反射波消失，定點轉(zhuǎn)動探頭，反射波高度隨之明顯變動。密集氣孔的反射波具有集群的特點，波高根據(jù)每個氣孔大小各不相同，定點轉(zhuǎn)動探頭時波高變化明顯。

夾渣缺陷是在焊縫中具有條狀或點狀熔渣，對于點狀夾渣來說，與氣孔在回波信號上較為類似，而條狀夾渣的波形一般為鋸齒狀。此類缺陷波幅一般偏低，一個主峰上具有多個小峰，如果將探頭平移，波幅具有波動性，氣孔夾渣回波圖如圖1所示。

圖1 氣孔夾渣回波

未熔合缺陷是金屬與母材沒有進行熔合連接的問題。該缺陷的波形表現(xiàn)為對探頭進行平移時，波形較為穩(wěn)定，而對其兩側(cè)進行探測，波幅呈現(xiàn)出很大差異性。因此一般只在一個側(cè)面開展探測工作。

4 結(jié)論

鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測技術(shù)對于保證鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量具有關(guān)鍵意義。具體進行應(yīng)用時，需要在全面分析材料特點與工程要求的基礎(chǔ)上選擇合適的檢測技術(shù)。