鋼構橋梁工程中無損檢測技術的運用

無損檢測又稱為無損探傷，即在不對檢測對象造成損害的前提下，通過使用射線、超聲等方法，觀察檢測對象的各項性能、參數是否存在異常。鋼結構橋梁工程中，鋼材由于承載壓力、使用年限等因素的影響，容易出現不同程度的裂縫，并且會隨著時間的增長逐漸發育，不利于鋼構橋梁的整體安全。因此，必須要在橋梁工程建設和后期使用期間，定期進行無損檢測，達到“防患于未然”的防控效果。本文對無損檢測技術的原理和應用范圍進行了闡述，隨后結合鋼構橋梁工程監測方法，探討了無損檢測技術的在剛構橋工程中的運用，以期為同類工程檢測提供指導與借鑒。

無損檢測技術的概述

無損檢測的原理

無損檢測是利用物質的聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷大小、位置、性質和數量等信息。與破壞性檢測相比，無損檢測有以下特點：一是具有非破壞性，因為它在做檢測時不會損害被檢測對象的使用性能；二是具有全面性，由于檢測是非破壞性，因此必要時可對被檢測對象進行100%的全面檢測，這是破壞性檢測辦不到的。

鋼結構橋梁工程中無損檢測的內容

通過肉眼觀察的方式，看橋梁鋼構件的表面是否有油漆剝落，或是起皮、銹蝕等問題，尤其是在一些積累了大量灰塵的部位，還應當掃除灰塵仔細觀察；

檢測鋼構件是否有明顯的扭曲、穿孔缺陷，尤其是在桿件接頭處或是鋼材相互交叉部位，容易因為應力過于集中而出現裂損；

檢測鋼材焊接部位是否有銹蝕或明顯的焊接縫等

用水平儀測量桿件的平直度，一般來說要求桿件最大彎曲度不得超過桿件總長度的1‰，彎曲度過大則影響結構安全；

鉚釘頭、螺絲等也是容易出現銹蝕的地方，此外如果螺絲擰得過緊，后期鋼材疲勞度上升，容易將鋼材孔撐裂，也需要進行重點檢測。

鋼結構橋梁的現行檢測方法

在役鋼結構橋梁檢測

對于已經投入使用一定年限的鋼構橋梁，由于車輛行駛過程中產生振動、橋梁基礎不均勻沉降等因素的影響，橋梁鋼結構不可避免會出現一些質量問題，例如老化、裂紋等。由于橋梁中使用的鋼材數量較多，加上這些裂紋非常細小，如果不能及時檢測發現并采取有效的解決措施，將會對橋梁使用安全產生嚴重的威脅。因此，在鋼構橋梁服役期間，需要定期進行無損檢測，及時消除安全隱患。在役鋼構橋梁檢測的方法主要以磁粉探傷檢測和著色滲透液檢測為主。檢測時，技術人員首先觀察橋梁鋼材表面是否有油漆脫落、銹蝕等現象，發現此類現象，則利用砂紙將油漆、鐵銹擦除，然后采用上述無損檢測技術進行進一步的確定。

在建鋼結構橋梁檢測

對于正在建設中的鋼構橋梁，裂紋主要集中在焊縫或應力集中部位。在建鋼構裂紋一方面是所用鋼材本身質量不合格，自帶裂縫；另一方面是施工操作不當引發的裂縫。主要的無損檢測手段以超聲波檢測和X射線檢測為主。實際施工時，應當選擇橋梁主體工程施工結束后，統一進行橋梁鋼結構的無損檢測，避免后續施工產生新的裂縫。以X射線檢測為例，利用X射線發射機對橋梁鋼材的主體結構、鋼材焊接處、鋼材交叉部位等分別進行掃射，然后對比圖像。X射線檢測具有靈敏度高、檢測結果準確的優點，但是出于安全保護等方面考慮，因此應用具有局限性。超聲波檢測在現階段鋼結構橋梁無損檢測中應用比較廣泛。

鋼構橋梁無損檢測技術

磁粉檢測技術

鐵磁性材料被磁化后，如果表面有裂紋會導致磁場的連續性受到破壞。此時在被磁化的鋼材表面均勻地撒上一層磁粉，在漏磁場的影響下會產生磁力線變形。通過肉眼觀察可以明顯發現漏磁部位，進而確定鋼材出現裂紋的位置、形狀和大小。磁粉檢測技術的操作相對簡便，而且環境適應性強，在鋼構橋梁工程檢測中有廣泛應用。但是磁粉檢測技術也有其應用的局限性，例如橋梁工程中部分材料為奧氏體不銹鋼，此外還有鋁合金等材料，由于這些金屬材料不能被磁化，因此也就無法進行磁粉檢測。另外，像一些傾斜角超過30°的鋼構件，即便是被磁化，撒上磁粉后也容易產生磁粉堆積，不利于發現裂縫。

滲透檢測技術

將檢測對象表面的灰塵、鐵銹、油泥清理干凈，然后用刷子或噴霧器在零件表面涂上一層熒光染料或其他著色染料。如果檢測對象表面有裂縫，那么染料就會滲入到裂紋中。一段時間后，將表面的熒光染料除去，在利用特定的光源（多為紫外線光）照射，此時裂紋處由于積累了熒光染料，會在照射下顯現出明顯的顏色，從而確定出現裂紋的部位、形狀和大小。滲透檢測的優點在于檢測對象具有廣泛性，無論是磁性材料還是非磁性材料，都可以通過這種方式進行無損檢測。同時，操作比較簡單，成本較低。但是滲透檢測不能明確裂縫的深度，只能進行定性評價，因此檢測結果的實際利用價值有限。

射線檢測技術

鋼構橋梁工程中主要以X射線和γ射線為主，這兩種射線都可以穿透金屬材料，并且在特定的膠片上產生感光作用。當射線掃過檢測材料時，如果材料表面有裂縫，裂縫會吸收一定的射線，從而導致膠片感光程度不一致。在完成掃描后，觀察膠片就可以明確地發現存在裂縫的部位。射線檢測技術的應用優勢在與檢測靈敏度高，是現階段常用無損檢測技術中靈敏度最高的一種。同時，射線檢測還能夠生成例題圖像，因此也可以根據圖像全面地了解裂縫的位置、大小、形狀和深度，方便技術人員采取相應的措施。但是射線檢測的費用較高，對設備依賴性較強，因此應用范圍方面有一定的局限性。射線檢測的原理如圖1所示。

圖1 X射線檢測原理

超聲波檢測技術

通過超聲波與試件相互作用，就反射、透射和散射的波進行研究，對試件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表征，對其特定應用性進行評價的技術。超聲波檢測的優勢在于可以檢測一些高厚度的鋼材，并且對裂縫定位精準。同時，超聲波檢測的儀器設備較少，且攜帶方便，在橋梁等立體工程中有應用優勢。但是，超聲波檢測技術只適用于性狀規則的材料，對于性狀多變、交叉或彎曲材料，在實際檢測時其檢測精度會受到影響。超聲波檢測原理如圖2所示。

圖2 超聲波信號接收器

結語

對于鋼結構橋梁來說，任何一處微小的裂縫如果任其發育，都有可能造成鋼構件的變形甚至是斷裂，進而影響橋梁主體結構的安全，定期做好裂紋檢測非常重要。無損檢測技術既可以達到裂紋檢測的目的，又不會對橋梁鋼構件造成損害，是橋梁工程中不可或缺的一種技術手段。根據橋梁工程的具體需要，合理選擇無損檢測技術，以最低的成本、最快的速度，完成無損檢測任務，從而確保鋼構橋梁工程的安全。