建筑工程鋼結構的無損檢測技術分析

唐浩

廣州廣檢建設工程檢測中心有限公司 廣東 廣州 510600

引言

隨著我國科學技術的不斷進步，各類新技術、新設備、新理念在建筑行業中得到了廣泛應用，電子測量技術、圖像處理技術、三維建模技術、計算技術與鋼結構無損檢測技術實現了有效融合，無損檢測技術以其檢測速度快、對主體結構破壞小、準確度高等優勢在建筑工程鋼結構質量檢測中應用比較廣泛。在具體檢測中，相關人員首先要明確鋼結構檢測工作的需求和質量控制要求，根據建筑工程現場的具體情況選用實用性強、適用性高的無損檢測方案。

1 建筑工程鋼結構特點及應用優勢分析

1.1 鋼結構特點

顧名思義，鋼結構是以鋼材為主的建筑結果，鋼材具有強度高、自重輕、整體剛性好等優勢。隨著我國建筑工程行業的蓬勃發展，以鋼結構施工技術為主的各類新技術、新材料在建筑工程行業中得到了廣泛應用，鋼結構施工在大跨度、超高超重型建筑項目中的適用性比較高，相比傳統以混凝土材料為主的施工模式來說，鋼結構施工技術的應用可以顯著提高施工效率，延長建筑結構的使用壽命，縮短建筑工程的施工周期[1]。

1.2 建筑工程鋼結構施工技術的應用優勢

鋼材料強度高，自身重量輕是其主要優勢，相比混凝土材料來說，鋼材料的彈性模量高，密度和屈服強度比值低，在同等受力情況下鋼結構構架截面小，運輸、安裝便捷，可以簡化施工流程，降低建筑工程施工中對周圍環境產生的污染。其次，鋼材料的韌性、塑性優良，材質均勻，結構可靠性高。從具體應用來看，使用鋼結構的建筑主體可以提高建筑整體抗震性，實際應用性能和工作性能與計算理論相符合。鋼結構的制造安裝機械化程度高也是其一大優勢，在施工前，需要根據建筑工程項目的施工要求，按照設計圖紙在工廠加工制造相關構件，在施工現場完成拼裝。在加工制造工廠生產出來的鋼結構構件成品精度比較高、生產效率高，在施工工地拼裝速度快、工期短。

2 建筑工程鋼結構常用的無損檢測技術分析

2.1 磁粉檢測技術

磁粉檢測技術是鋼結構質量檢測中常用無損檢測技術之一，該項技術具有靈敏性高、成本可控、檢測速度快、操作簡單等諸多優勢。從該項技術的基本原理來看，主要是利用經過磁化的磁性材料，磁化材料內部的磁感應強度會增大，磁力線的密度會被增大成百上千倍。從鋼結構的實際施工和應用情況來看，焊縫是連接鋼結構構件最基本、最常見的方式，焊縫質量的好壞直接影響著鋼結構的施工安全，也決定著鋼結構建筑工程的使用壽命。受到鋼結構材料材質、結構復雜程度、施工工藝、焊接方式等多方面因素的影響，焊縫的連接會出現不連續性，應用磁粉檢測技術檢測焊縫時，在檢測到焊縫連接的不連續性時磁性材料會發出磁力線變形，部分磁力線會從焊縫的表面逸出，這部分慈利線會形成漏磁場。磁粉檢測技術的關鍵在于，當焊縫存在不連續的問題時，漏磁場會與磁粉產生相互作用，此時磁粉會在出現缺陷的焊縫周邊堆積，形成磁痕，利用磁痕可以實現焊縫缺陷數量、種類的判斷和的識別，最終完成鋼結構建筑質量的判斷和檢測。結合磁粉檢測技術的實際應用情況來看，該項技術雖然具備的多種優勢，但也存在一定的局限性，磁粉檢測技術原理磁力線的逸出形成漏磁場，只適用于檢測焊縫表面和近表面的缺陷，無法根據磁痕準確判斷焊縫缺陷類型和焊縫問題的具體位置，此外，檢測結果的準確性、全面性會受到被檢構建的尺寸、形狀的影響，檢測人員在確定檢測方案，應用磁粉檢測技術時候，要了解該項技術的適用場景，明確優勢和存在的局限性才能保證檢測質量[2]。

2.2 滲透檢測技術

滲透檢測技術的原理是使用著色染料或熒光染料具有強滲透性的作用判斷焊縫中的缺陷位置。在具體檢測中，首先要在焊縫表面涂抹含有染色料的滲透液，在毛細作用下，滲透液涂抹在焊縫表面之后會滲入到存在焊接缺陷的部位，當滲透充分之后，利用顯像劑可以使滲入到缺陷中的滲透液在毛細作用下滲回到顯像劑中，檢測人員可以通過紫外線的作用觀察焊縫部位的滲透痕跡，從而判斷和評估缺陷的具體特征，實現鋼結構主體的質量檢測和焊縫檢測。結合滲透檢測技術在建筑工程鋼結構無損檢測中的具體應用來看，該項技術具有操作簡單、應用成本低、檢測結果比較直觀等多方面的優勢，但是由于著色染料和熒光染料的滲透需要人工進行操作，機械化程度不足，不能大范圍、大面積展開檢測。此外，在具體檢測和操作過程中受到人為因素、檢測環境、待檢構件表面狀況等方面的影響因素比較大，人為操作失誤、操作流程不規范都會對最終檢測結果的全面性、完整性造成很大的干擾。滲透檢測技術的適用場景也存在一定的局限性，只能用于焊縫表面開口缺陷位置處的檢測，無法準確檢測鋼結構表面不開口缺陷和內部缺陷。

2.3 超聲檢測技術的應用

超聲檢測技術是無損檢測技術中最常用、最常見的檢測技術之一。超聲檢測技術的原理是利用頻率大于2000Hz的機械波在待檢鋼結構中發生反射、透射、衍射、波形轉換等物理現象，超聲波的優勢在于穿透性強、能量高、指向性好。相比上述幾種鋼結構無損檢測技術的應用來看，超聲檢測技術的應用的對檢測人員的專業素質、責任意識、綜合能力要求較高，檢測人員要持有無損檢測超聲檢測資格證書，熟練掌握超聲檢測的基本知識，同時明確金屬材料類型和鋼結構焊接相關方面的知識，具有豐富的檢測經驗。超聲波無損檢測技術在建筑工程鋼結構檢測中的應用檢測人員要了解建筑工程鋼結構的荷載特征、焊縫類型、焊縫質量等級和檢驗等級等資料信息，在此基礎上才能科學、合理的選用超聲檢測標準，保證檢測靈敏度設定的實用性。在具體檢測工作開展中，首先要根據建筑工程鋼結構施工的質量要求、標準要求和對構件荷載力、焊接縫的完整性要求確定超聲波檢測方案，明確焊縫探頭移動范圍，探頭折射角范圍等檢測標準和要求。此外，要做好焊縫檢測前的準備工作，要保證所檢測焊縫表面的清潔度，有些情況下還要對焊縫表面進行打磨操作，超聲波檢測無損檢測技術需要應用到各類精密度高、靈敏度好的精密儀器，機械化程度較高，可適用于各種條件、環境下的鋼結構質量檢測。鋼結構焊縫中出現危害性高、范圍廣的缺乏問題時，利用該項技術可以提高檢測的準確率，所使用的設備便于攜帶，超聲波的發射不會對人體造成損害，也不會污染周圍環境[3]。

2.4 射線檢測技術

隨著科學技術的不斷進步，建筑行業的蓬勃發展，無損檢測技術的應用也越發成熟，檢測人員要根據建筑工程鋼結構質量檢測工作的需求，從檢測周期、檢測結果準確度、檢測技術的應用成本、檢測效率等方面出發，通過綜合考慮確定檢測技術的應用，制定切實可行的鋼結構無損檢測技術方案。其中，射線檢測法也是常用的無損檢測技術，射線檢測技術的原理是利用射線的穿透性和直線性，在實際檢測中，一般利用γ射線或X射線對待檢鋼結構的焊接位置進行照射。當發射的射線穿焊縫之后作用在承接物上，通常是照射在熒光屏上，再根據的承接物上出現的缺陷形狀、大小和數量對焊縫質量進行綜合評價并進行分類定級。在應用該方法進行檢測時，記錄源一般采用膠片，射線材料透過在膠片上形成陰影，鋼結構中存在缺陷的部位吸收射線的能力與正常部位存在差異，當射線穿透需檢測的部位時，吸收射線能力的差異性會具體、清晰的反應在膠片上，根據圖像呈現出來的差異性就可以評估、判斷缺陷的具體位置和外形信息。建筑工程鋼結構無損檢測技術的應用，除了上述幾種檢測技術之外，三維激光掃描技術、直接觀測法的應用也比較常見。相比之下，射線檢測技術是定性、定量最為標準的無損檢測技術，在內部體積型缺陷類型中的比較適用，但也存在一定的不足，射線探傷機的價格昂貴，射線檢測法的應用成本高，射線會對人體造成傷害，對操作環境要求較高，檢測人員要明確不同無損檢測技術的應用優勢和不足，根據質量檢測的具體需求選用實用性高、可行性強的檢測技術才能保證鋼結構建筑工程的整體質量，為我國建筑行業的創新、穩定、持續發展奠定基礎。由此來看，建筑工程鋼結構無損檢測工作包含的檢測技術、檢測方案和檢測手段比較多，不同鋼結構無損檢測技術的應用優勢、不足和使用成本存在很大的差異，檢測人員要根據現場要求，結合自身工作經驗和優勢，確定檢測方案，明確不同無損檢測技術的適用范圍，從檢測效率、應用成本、檢測結果的準確度、檢測周期等多方面出發，進行綜合考慮，以提高最終檢測結果的全面性、有效性，充分發揮出鋼結構無損檢測技術的各項優勢，為我國建筑工程中鋼結構施工模式廣泛應用奠定基礎，以促進建筑行業的持續、穩定、長遠發展。

3 建筑工程鋼結構無損檢測技術應用發展趨勢

3.1 自動化

無損檢測技術的自動化主要是指檢測設備的自動化，從建筑工程鋼結構檢測工作的實踐情況來看，傳統的磁粉檢測技術和滲透檢測技術，現代化的超聲波檢測以及射線檢測技術的應用都需要人工輔助，智能化、自動化程度相對不足。建筑工程鋼結構質量檢測工作是一項復雜性、系統性、持續性的工程，對檢測結果的準確度、完整性和全面性要求較。有些情況下，受到檢測人員的工作經驗、專業技能、綜合能力等方面的影響，可能會出現對細節性問題管控不到位，采用人工輔助的方式會影響檢測結果最終的準確性，在有些特殊檢測中還會對人體健康造成影響，耗費大量的人力成本，幾乎上述現實問題，研發和應用鋼結構自動化檢測技術是無損檢測技術的發展趨勢和發展方向，可以避免的超聲波檢測、射線檢測等內容給操作人員生命健康造成的損害，同時也能起到節省人力成本、推動鋼結構無損檢測技術創新發展的作用[4]。

3.2 智能化

在信息技術、網絡技術、通信技術迅速發展的時代背景下，無損檢測技術的發展必然要與數據管理系統實深度融合，鋼結構無損檢測工程中包含的數據類型比較多，數據量大，數據管理難度大，智能化發展是指檢測數據信息化處理的智能化。目前使用的檢測技術工作原理都是以熱學、聲學和電磁學等物理學的基本知識，容易受到檢測設備自身的影響，對檢測結果、數據收集的準確度、完整性造成影響。根據無損檢測技術的應用特征和應用場景，將智能化技術和系統與無損檢測技術相結合，可以緩解噪音干擾造成的影響，提高數據處理的完整性、準確性和全面性。根據無損檢測獲得的數建立特定的數據庫，利用專家系統對檢測數據進行處理，都是數據信息處理智能化發展方向的具體體現。

3.3 信息全面化

上文提到的磁粉無損檢測技術、滲透檢測技術、超聲波檢測技術的應用雖然相對比較成熟，但在具體實踐應用中都存在一定的不足，磁粉無損檢測技術只能對焊縫表面缺陷進行檢測，無法將檢測范圍延伸到構件內部，各類無損檢測技術或多或少都存在一些局限性和不足，針對此類問題，加強無損檢測技術與信息技術、計算技術、數據處理技術的有效融合，通過多種手段相結合的方式實現對焊縫缺陷表面的檢測，可以獲得較為完整的焊縫缺陷信息[5]。

4 結束語

綜上所述，隨著我國社會經濟發展水平的不斷提升，建筑行業的發展走上了快車道，在科學技術、工業技的支持下，鋼結構在建筑工程建設中得到了廣泛應用，在焊接過程中，建筑構件不可避免地會出現表面氣孔、燒穿、未完全熔合等諸多問題，會給建筑鋼結構的安全性造成隱患。無損檢測技術的應用，可以準確、及時、全面的檢測焊縫存在的問題，加強對無損檢測技術應用的分析，有助于推動建筑鋼結構施工安全發展。