鋼結構檢測技術及其應用

尚孝振

鋼箱梁無損探傷檢測技術主要包括鋼箱梁涂層無損探傷技術包括鋼箱梁涂層外部的磁粉無損探傷檢測、鋼箱梁涂層內部的超聲波和光譜無損探傷檢測以及鋼箱梁涂層外部厚度的探傷檢測。本文將結合我單位在北京鐵路樞紐豐臺站改造工程京廣特大橋鋼箱梁施工實際,詳細說明鋼箱梁的無損檢查技術應用于工程施工中的實際情況及其在工程質量的影響。

隨著國內基建行業施工水平及鋼鐵行業生產水平的逐步提高，在工程設計及施工領域越來越多的上部結構采用鋼箱梁的方式來抵消場地及空間上的不足，來保證結構物的順利施工。鋼箱梁與混凝土相比自重輕、拼裝或者整體吊裝施工迅速、采用成品鋼材制作環境影響小、線性美觀且后期質量問題容易修復等優點，跨徑遠超混凝土結構，因此得到各個建筑行業的大力推廣，廣泛應用于公路、鐵路施工中。

北京鐵路樞紐豐臺站改建工程京廣特大橋鋼箱梁采用開口雙箱單室截面，梁高3.6m,腹板豎直設置,上翼板款2×0.6m,底板寬2.6m,腹板與中心間距2.5m,箱室間距5.0m,主梁腹板板厚20/18mm,腹板上翼緣及底板板厚均可以選擇30/36mm。36.1m、48.6m跨越既有線路要求的鋼箱梁。由于鋼盒梁是一種焊接性能好的結構,其焊縫比較多,所以產生的焊縫變形及殘余應力比較大,在完全保證了焊縫質量的必要條件下,應該考慮采用焊縫變形小、焊接收縮小的方法。所有的焊工及其他焊接設備在進行施工前都應先對其做好焊接技術評定測試,滿足要求后,方可正常進行施工。施工時要特別注意連接處的施工順序及其施工措施,并充分考慮必要的施工周期。創造安全、可靠的施工條件、滿足現場鋼結構加工制造、質量可靠的條件。得益于鐵正檢測科技有限公司公司完備的試驗檢測資質，有幸參與到京廣特大橋鋼箱梁施工檢測工作中。下面根據施工情況，詳細介紹鋼箱梁無損檢測的內容及方法。

一、鋼結構焊縫檢測

1.焊縫外觀質量

焊縫外觀質量：觀察法檢測或者使用電子放大鏡、游標卡尺、焊縫量規檢查；

外觀質量要求(見表1)。

表1 焊縫外觀質量表

2.焊縫缺陷檢測

（1）焊縫表面缺陷：磁粉無損探傷檢測

焊縫表面磁粉探傷時應根據被測工件的形狀、尺寸和表面狀態選擇，并應滿足檢測靈敏度的要求。嚴格按照《鋼結構工程施工質量驗收標準》（GB50205-2020）、《焊縫無損檢測磁粉檢測標準》GBT 26951-2011的要求執行。

（2）焊縫內部缺陷：超聲波和射線無損探傷檢測

一級焊縫:嚴格遵守《鋼結構工程施工質量驗收標準》 gb50205 -2020第5.2.4規定:對焊縫內部的缺陷必須進行超聲波檢測,超聲波探傷的比例設置為100%,評定一級 ii 級,檢測合格率為 b 。焊縫內部有缺陷的射線檢測探傷率的比例是100%,評定探傷率為 ii ,檢測指標為AB。

二級焊縫：依據《鋼結構工程施工質量驗收標準》GB50205-2020第5.2.4規定：焊縫內部缺陷超聲波探傷比例為20%，評定等級Ⅲ，檢測等級B。內部缺陷射線探傷比例為20%，評定等級III，檢測等級AB。

焊縫表面及內部缺陷的檢測,嚴格遵守《鋼結構工程施工質量驗收標準》 gb50205 -2020、《焊縫無損檢測超聲檢測技術、檢測等級評定》( gb / t 11345-2013)、《焊縫無損檢測射線檢測第1部分: x 和伽馬射線的膠片技術》 gb / t 3323.1-2019。

（3）超聲波無損檢測

一級焊縫采用超聲波無損檢查。檢測工作人員要經過行政主管機構的考核,并必須具備相應的職業技術資格證書。僅允許從事職業資格認定范圍內的檢測工作。探頭運動區域應清潔干凈。對于探測表面的深坑要進行補焊,然后將其打磨平滑,以保持良好的聲學接觸。能夠讓探頭可以自由地掃查,否則,應用鋼刷機對其進行一次打磨。在焊縫表面要打磨均勻平整、清潔勻順,并及時修補可能影響判傷的各種缺陷。

依據《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》（GB/T 11345-1989）的手動超聲波探測方法和缺陷檢測結果的分類，超聲波無損檢查等級為B。所有的級別都必須是焊接缺陷檢測的對象，缺陷檢測的比例一般是各焊接的20%。根據RB-2比較測試塊中檢測到的實際測量數據，繪制在語句“距離振幅曲線”中使用的探針和器具。該曲線的家庭由三個部分組成：評估線、定量線廢料線。評估線和廢棄物線之間的區域稱為區域I，定量線和丟棄線之間的區域稱為區域II，丟棄線稱為區域III。

圖1 距離—波幅曲線示意圖

在焊接過程中檢測到橫向泄漏時，各焊接線的靈敏度最大增加6dB的掃描靈敏度不超過評價標準線的缺陷檢測方法是對角度探針進行單面和雙面的缺陷檢測。

為了檢測焊接部的長邊缺陷，將探針放置在與焊接部的中心線垂直的檢測面上，掃描鋸齒狀的動作。在探測前后運動的范圍中，使保證能夠掃描所有焊接部和熱影響部的探針垂直移動到焊接部并進退，在左右方向旋轉10°到15°，檢測焊接部和熱影響部的橫向缺陷。可以在焊接中心線10°～20°的角度，在焊接兩側的邊緣部斜平行掃描探針，掃描靈敏度增加6dB。

二、涂層質量檢測方法及數量

1.檢測方法

外觀質量：觀察法。

涂層厚度：電磁感應法。

2.檢測數量

外觀質量：全數檢查。

涂層厚度:依據《鋼結構工程施工質量驗收標準》(gb50205 -2020)第14.2.1條中的其他有關要求,按照對各種構件總體數量進行了抽查10%,且對各種同類構件的總體數量不宜低于3件,每個構件在基礎上共分別檢測五處,每處總體數值分別是為基礎上一個相距 50mm的計算測點涂層與干燥后的漆膜面積厚度成一個平均值。

3.波形鋼腹板的涂裝質量檢驗要求

涂層處理表面完整光潔,均勻一致,無任何破損、氣泡、裂紋、針孔、凹陷、麻點、流掛及皺皮等缺陷,涂后的油漆膜與其他部位顏色相同。

三、檢測結果

通過對京廣特大橋鋼箱梁無損檢測，發現采用工廠焊接機器人焊接部位焊接質量優于現場工人焊接質量，因此，對大型鋼結構焊接工程盡量采用工廠焊接，現場拼裝的方法。當抽檢焊接質量存在問題，及時排查當日焊接工所焊所有焊縫，存在問題及時返修。最終檢測所有焊縫焊接質量均滿足《鋼結構工程施工質量驗收標準》GB50205-2020及設計要求。鋼箱梁內外防腐涂裝層總厚度均滿足設計要求。

四、結語

通過采用無損檢測技術對鋼箱梁在場內加工、現場拼裝、整體涂裝各個環節質量控制，發現問題、解決問題，將質量問題消除在萌芽中，極大地提高了鋼箱梁的施工質量。鋼箱梁施工如今日趨廣泛，在公路、鐵路、市政、建筑等各個行業均在全面推廣，全國在建鋼箱梁橋梁工程也在不斷增加，市場前景廣闊。