無損檢測技術在鋼結構檢測的應用探討

楊文大

（廣東省建筑材料研究院）

0 引言

在鋼筋結構的檢測中，既要保證不破壞建筑各個部件，又能確保各個檢測項目結果準確，并精確指出鋼結構部件中被損壞或者出現缺陷的位置，能做到兩全其美的，只有選擇無損檢測技術。無損檢測技術的優點是不會對被檢測物體造成任何破壞，且成本低、檢測結果比較精確。在鋼筋結構檢測中的應用，是一項重大的技術突破，在應用的過程中，很多細節問題作出進一步討論和分析。

1 無損檢測技術內涵

無損檢測技術，即在保證不對被檢測對象造成任何損傷的情況下，利用對象材料的內部結構發生異常或者缺陷等問題后，對聲、光、熱以及電磁等發生反應的變化，來檢測對象表面或者內部的問題，同時，對缺陷的類型、性質、數量、形狀、位置、以及變化體征做出準確判斷和客觀評價。保證各類產品質量、確保產品使用安全、改進制造工藝、降低生產成本是無損檢測技術的主要目的。鋼結構出現問題的地方主要集中在焊接環節上，焊接質量直接影響著建筑工程的整體質量和安全性[1]。地震、鋼結構的豎向支撐失去平衡等，都是威脅鋼結構安全性的主要原因。利用無損檢測技術對鋼結構內部缺陷進行檢測，能夠及時確認檢測結果，采取補救措施，以保證工程建筑的安全性。

2 無損檢測技術的主要檢測形式及其原理

2.1 射線檢測

射線檢測技術的原理，是利用了射線在穿透檢測物體時，強度逐漸減弱，以此來判斷被檢測物體是否存在缺陷。具體過程是，當射線穿過被檢測對象時，將觀光膠片放置在適當的位置，接收射線信息，再經過暗室處理，得出物體厚度變化情況以及內部缺陷情況的直觀圖像，根據圖像顯示的缺陷位置、大小以及數量等，對缺陷進行客觀評價[2]。電子成像技術可以直接將鋼結構內部問題或者焊接缺陷直觀的顯示出來，無論是位置、大小、分布情況、數量等細節，都以圖像的方式清晰明了的展示出來，且可以長期保存，方便日后檢驗。射線檢測技術最顯著的缺點就是會對人體造成傷害，檢測成本相對較高，速度比較慢。

圖1 射線檢測原理

2.2 超聲波檢測

超聲波檢測技術利用了超聲波在介質中傳播的性質來判斷被檢測物體內部的缺陷。在建筑鋼結構的檢測中，利用超聲波在鋼結構部件中的傳播與部件缺陷位置產生的相互作用進行檢測。聲波發出后，遇到障礙物，其傳播方向或者其他特征發生變化，接收設備將變化后的聲波接收，檢測人員可以通過接收到信息進行判斷和分析。0.5MHz～5MHz 的頻率范圍是超聲檢測技術常用的頻率，聲波檢測類型為A 型脈沖反射法。這種技術的優點是可以在較短時間內檢測出結構部件內部的裂紋、焊接缺陷或未熔合等問題，成本較低，一起方便攜帶，但是這種檢測方式對鋼結構焊接面的粗糙程度有一定的要求，普適性并不高。

圖2 超聲波檢測原理

2.3 磁粉檢測

被檢測物體具有鐵磁性，這類材料在磁化后，內部會產生強烈的磁感應。當被檢測物體內部所組成的材質出現不連續性的情況時，磁力線會隨著不連續的材質發生變化，磁力線透出材料，在周圍形成漏磁場。磁粉會在磁力線的作用下，重新堆積于材料表面或近表面。該檢測技術的靈敏度比較高，成本相對較低，但是只能對表面或者近表面的缺陷進行檢測，且要求檢測物體必須具有鐵磁性，因此具有一定的局限性。

2.4 滲透檢測

在被檢測部件表面涂抹含有熒光材料或染色材料的滲透液體，液體通過表面開口滲入到內部，最終滲滿整個缺陷；將表面的滲透液清除，涂抹顯像劑，利用其吸引作用，將缺陷內的滲透液吸回，再利用紫外線或者白光進行照射，可以顯示出內部缺陷的形狀和大小。該技術的優勢是裝置比較簡單，容易操作，對缺陷或問題的顯現比較明顯[3]。但是該技術在運用之后，需要對結構部件內部進行清理，很多檢測人員往往忽略了這一點，另外，如果是一些比較小的問題，利用滲透技術是無法精確判斷的。

3 無損檢測技術在鋼結構檢測工作中的應用

3.1 外觀檢查

外觀檢查主要通過目測的方式對鋼結構的焊接情況和工藝進行評價，外觀檢查是質量檢測基礎中的基礎，只有進行了目視檢測過程，后續的檢測工序才會進行下去。比如，經過目測或者直接測量的方式，對鋼結構的尺寸以及形狀做初步判斷，一旦發現不合格的外觀缺陷，首先要進行打磨或者修整，然后在進行更加深入的儀器檢測。

3.2 射線探傷

內部體積型問題的檢測，利用射線技術進行檢測效果比較好，比如對疏松、氣孔等問題的檢測，另外，還可以對未悍透、充分融合、有裂紋等問題進行探測。常用的射線主要有中子射線、X 射線等，使用最廣泛的是X 射線。常見的檢測設備為X 射線探傷機，其核心零件是X射線管，射線管電壓≤450kv，可檢測的鋼結構厚度范圍大約為80mm，如果以加速器輔助射線源時，可檢測的厚度范圍大約是600mm，檢測結果通過二位圖像直觀展現。

3.3 超聲檢測

超聲波探頭與被檢測鋼結構部件的表面接觸后，探頭向部件發射超聲波，同時接受反射而來的聲波，將聲波轉化為電信號，傳輸給儀器實現進一步處理，然后根據超聲波在內部結構中傳播速度以及時間的改變，判斷鋼結構缺陷的位置。一般而言，部件內部缺陷越大，聲波反射面就越大，因此，可以根據反射能量來判斷缺陷的大小。在檢測工作中常用的探傷波形主要有縱波、橫波、表面波等，縱波與橫波適用于鋼結構內部缺陷的探測，表面波適用于表面缺陷的探測[4]。在鋼結構檢測中，常用的波形是橫波與縱波，因為表面波對不見表面條件有一定的要求，因此，鋼結構不太適用。

3.4 磁粉探傷

建筑鋼結構運用磁粉檢測是比較科學的，因為鋼結構是鐵磁性的材料。磁粉探傷檢測程序一般分為7 步：①預處理；②磁化；③施加磁粉或者磁懸液；④對磁痕進行觀察并記錄；⑤對缺陷進行評價；⑥退磁處理；⑦后處理。其中磁化過程是比較關鍵的一個環節，這是利用磁場與磁力線的物理原理對鋼結構內部缺陷進行檢測的基礎。

3.5 滲透檢測

滲透檢測技術能否發揮效用，取決于滲透液的滲透力，而滲透力與液體表面張力、液體與鋼結構部件表面之間濕潤角的大小以及滲透液粘度等因素有關。在進行檢測時，其檢測效果還與鋼結構表面的毛細現象有關，鋼結構表面相對來說是比較光滑清潔的，將滲透力比較強的液體涂抹于表面，如果內部有缺陷，液體會隨著表面裂紋滲透進內部；將滲透液清洗后，涂抹上顯示液，就可以掌握內部缺陷問題。

4 結語

綜上所述，無損檢測技術在鋼結構質量檢測中發揮著不可替代的作用，優越性極高。另外，加強建筑施工技術以及質量檢測工作力度，是保障工程質量的基礎，做好質量檢測工作，為建筑市場實現高效發展提供了堅實基礎。