無損檢測技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的應(yīng)用

張 鑫

(青海省建筑建材科學研究院有限責任公司，青海 西寧 810008)

0 前 言

從公路交通的角度進行分析，橋梁具有非常大的使用率和負載量，橋梁自身的安全性與平穩(wěn)性在確保人們生命財產(chǎn)安全中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因為鋼結(jié)構(gòu)橋梁自身具有較強的平穩(wěn)性，在橋梁施工建設(shè)中的應(yīng)用頻率非常高，因為橋梁受到各方面因素產(chǎn)生的影響，再加上人為的破壞，在一定程度上降低了橋梁的耐久性與承載能力，乃至對運營安全產(chǎn)生直接影響。

1 無損檢測技術(shù)

在鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測過程中應(yīng)用無損檢測技術(shù)，能夠提升橋梁使用的安全性與穩(wěn)定性，同時還可以減少施工成本，提升施工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測過程中經(jīng)常使用射線檢測、滲透檢測及渦流檢測等幾種技術(shù)。其中射線檢測技術(shù)在1930年得到大量使用，特別是在航天、機械等行業(yè)中，射線強度會出現(xiàn)相應(yīng)的減弱，在射穿物體以后，衰減幅值和物力、化學性質(zhì)存在直接關(guān)系。如果物體當中出現(xiàn)問題，射線就會出現(xiàn)衰弱情況，最后導致無損與有損區(qū)域存在非常大的差別，當使用射線技術(shù)后，可以精準地辨別缺陷程度，其中X射線、中子射線及Y射線均屬于射線檢測方法，其中X射線是橋梁檢測過程中經(jīng)常使用的一種類型。

滲透檢測往往應(yīng)用于不能分辨、非多孔類材料表面比較小的區(qū)域中，滲透檢測技術(shù)使用期間需要輔助使用滲透劑滲透被檢測對象，滲透劑可以融入材料當中，接著把材料表面多余的滲透劑進行清洗，經(jīng)過對試件進行干燥處理，同時增加少許的顯像劑，受到毛細現(xiàn)象的影響，可以吸收缺陷滲透劑，使用光源可以在存在缺陷的位置體現(xiàn)出滲透劑痕跡，接著應(yīng)用于分辨缺陷的形貌特征中。渦流檢測經(jīng)常應(yīng)用于石墨、鋼鐵等材料當中，用于材料表面與缺陷的檢測。渦流檢測技術(shù)的使用流程是：將交流線圈擺放在導電體表層，這個線圈的周邊會出現(xiàn)交變磁場，從而形成渦流，渦流特征和導體缺陷存在密切關(guān)系，通過渦流的差異性可以對材料表層和內(nèi)部問題進行嚴格檢測。渦流檢測技術(shù)具有檢測速度快、成本少的特征，僅能在導電體上進行使用。

2 鋼結(jié)構(gòu)橋梁無損檢測技術(shù)

2.1 磁粉檢測技術(shù)

橋梁鋼結(jié)構(gòu)當中的材料通常被磁化成具備鐵磁性的材料，從根源上能夠平均劃分磁力線部分，因為材料當中有些零件表層具有很大的問題，時常會出現(xiàn)局部畸形改變的漏磁現(xiàn)象，為了能夠全面檢測零件表層的缺陷，在施工期間，需要將磁粉附著在被檢測的零件表層，這樣在適當?shù)年柟庹丈錀l件下，可以更好地發(fā)現(xiàn)檢測零件表層和內(nèi)部存在的問題。磁粉探傷憑借自身具有的多樣化優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測中，因為磁粉檢測主要是利用表層磁粉的改變判斷缺陷，所以僅能檢測磁性金屬結(jié)構(gòu)表層或者是僅表層存在的問題，不能深入判斷零件的缺陷，磁粉檢測的結(jié)果需要使用人眼進行辨別，這就對工作人員提出非常嚴格的要求，同時磁化后需要在鋼材內(nèi)部產(chǎn)生磁場，形成應(yīng)力，需要進行退磁處理。

2.2 滲透檢測技術(shù)

滲透檢測技術(shù)在應(yīng)用過程中，需要徹底清理被檢測對象表層的灰塵、油漆及油泥，然后使用刷子或者是噴霧器對表層噴刷熒光染料或著色劑。如果鋼材出現(xiàn)裂縫后，熒光染料或者是著色劑就會滲透其中，增加干燥劑之后，使用紫外線燈指定光源進行照射過程中，就會裸露出裂縫的形狀、位置及大小。滲透檢測技術(shù)具有成本少、操作簡單等優(yōu)勢得到廣泛使用；該技術(shù)具有的劣勢：不能精準測定裂縫的深度、不能檢測表層出現(xiàn)涂料、鐵銹等構(gòu)件。

2.3 射線照相技術(shù)

X射線與γ射線是射線檢測技術(shù)使用過程中經(jīng)常使用的兩種方法，在指定膠片中會發(fā)揮感光作用，主要檢測體積型缺陷與焊縫病害。射線掃描檢測對象后，吸收裂縫處后，致使膠片感光程度存在較大差異，進而顯露出裂縫的位置。射線檢測技術(shù)能廣泛應(yīng)用于材料中，如：放射材料、金屬材料及復合材料等，可以利用計算機直接形成立體圖像，以三維方式顯示出裂縫的形狀、位置、深度及大小等，是無損檢測方式中靈敏度非常高的一種技術(shù)。由于射線檢測伴隨著檢測對象厚度的增加而不斷衰弱，致使射線檢測技術(shù)不能對垂直于射線方向的薄層缺陷進行檢測，非常依賴設(shè)備，技術(shù)成本較高，同時射線對人體健康造成嚴重危害，使用過程中需要加強防護。

2.4 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)在使用過程中通過超聲波檢測構(gòu)件表層存在的裂縫與缺陷，該技術(shù)具有較強的穿透力，靈敏度非常高，是能夠檢測出鋼結(jié)構(gòu)零件早期裂痕的一種方法。超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用時將高頻聲波射入被檢測構(gòu)件中，如果被檢測構(gòu)件存在特殊情況時，超聲波會在構(gòu)件存在缺陷位置進行散射，使用探頭接受異常變化的波形信號，同時放大分析這個波形，然后精準辨別出裂縫與裂縫位置的大小。超聲波探傷通常包含表面波、橫波及縱波，在鋼結(jié)構(gòu)橋梁當中經(jīng)常使用橫波探傷。腐蝕檢測通常將超聲波作為主要檢測方法，使用超聲波對被檢測構(gòu)件的厚度進行檢查，如果構(gòu)件厚度與原來相比變薄，就可以斷定其出現(xiàn)腐蝕的情況。

2.5 渦流檢測技術(shù)

渦流檢測是將電磁感應(yīng)原理作為基本條件，受到交變磁場的影響，形成感應(yīng)渦流，激發(fā)次級感應(yīng)磁場，同時和原始交變磁場互相作用，促使電流改變，其廣泛應(yīng)用于導電材料的檢測中。如果鋼結(jié)構(gòu)橋梁當中出現(xiàn)夾渣、裂痕或者是氣泡等問題時，導體的渦流就會發(fā)生改變。渦流檢測技術(shù)經(jīng)常適用于薄、小及細的導電材料中，不用接觸就能完成自動化檢測，同時檢測速度非常快；其具有的缺點是不能檢測內(nèi)部存在缺陷的材料，同時探傷深度和表面探傷靈敏度之間存在矛盾，不能進行定量檢測。

3 無損檢測技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某橋梁使用五跨連續(xù)鋼箱梁，該橋梁的長度大約為62.9 m，寬度為10.3 m，天橋主梁等高度雙室雙箱截面。

3.2 技術(shù)特點及要求

由于該工程鋼箱梁關(guān)系到工廠中制作構(gòu)件，因此需要對工廠焊縫與現(xiàn)場安裝進行嚴格檢驗。針對該工程中結(jié)構(gòu)工程是鋼箱梁橋梁的實際狀況，結(jié)合質(zhì)量驗收標準中制定的關(guān)于超聲波檢測的要求，需要遵照以下方法探傷該橋梁的焊縫：①該工程當中的鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要分為面板、底板、隔板及腹板等幾個部分，天橋主橋上部分結(jié)構(gòu)使用型號為Q627QC鋼材，母材厚度為16 mm與18 mm；②鋼箱梁焊縫具有兩種要求，即：一級和二級，一級與二級焊縫要求需要展開100%超聲波探傷，同時還需要進行10%的射線探傷。

3.3 無損檢測方法選定

當檢測工廠中焊縫過程中，將T形接頭和對接焊縫等作為主要內(nèi)容；現(xiàn)場安裝焊縫將分段對接焊縫作為主要內(nèi)容。工廠中的T形接頭需要使用超聲波展開全面掃查，T型接頭通常不使用射線進行檢測。究其原因：①拍片時出現(xiàn)非常大的厚度差；②貼膠片過程中不能緊貼；③實際操作空間受到限制。通常情況下，超聲波探傷是檢測工廠中和現(xiàn)場安裝對接縫的主要方法，同時在極易出現(xiàn)問題的地方可以使用射線檢測進行檢查。對鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測焊縫內(nèi)部中存在的缺陷時將超聲波作為主要檢查方法，超聲波可以靈敏地檢測出平面型存在的問題，射線檢測可以對體積型存在的缺陷進行檢測，兩種方法能夠同時運用。該工程當中一共包括870條一級焊縫，540條二級焊縫，兩種方法一共檢測出38條焊縫缺陷，圖1所示是一些焊縫內(nèi)部缺陷返修圖，經(jīng)過返修處理，檢驗符合要求，這樣可以使鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)質(zhì)量得到有效保障。

圖1 焊縫內(nèi)部缺陷返修圖

該鋼結(jié)構(gòu)橋梁正常使用過程中出現(xiàn)的裂縫，可以使用檢測或者滲透檢測的方法，表層存在缺陷通常不使用超聲波檢測或者射線檢測，由于超聲波檢測不能及時發(fā)現(xiàn)表層存在的延遲性裂痕，射線檢測不會靈敏地檢測出細小的表面裂痕，這樣可以使用磁粉檢測表層存在的缺陷，如果磁粉檢測不便于使用時，可以使用滲透檢測的方法，表層檢測可以著重檢測十字交叉、焊縫起弧、T字口及收弧等相對薄弱環(huán)節(jié)，當按時檢測過程中，可以利用磁粉檢測看出兩處疲勞的裂痕，圖2為焊縫表層出現(xiàn)的問題。

圖2 磁粉檢測表面裂紋

鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工建設(shè)期間可以使用螺栓連接、焊接機鉚接等方法，其中焊縫檢測是鋼結(jié)構(gòu)橋梁無損檢測中的核心內(nèi)容。表層裂痕、咬邊及表層氣孔等是常見的焊接表面缺陷；夾渣、裂縫、未焊頭及氣孔等是常見的內(nèi)部缺陷。在鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測中使用無損檢測技術(shù)主要為以下方面：①檢測正在施工建設(shè)的鋼結(jié)構(gòu)橋梁，為了對內(nèi)部缺陷進行檢測，可以采用射線檢測方法與超聲波檢測方法；②針對已經(jīng)投入使用的鋼結(jié)構(gòu)橋梁展開維護檢測時，需要按時檢測經(jīng)常出現(xiàn)裂痕的位置，為了加強對表層疲勞裂痕進行檢測，需要使用磁粉檢測法與滲透檢測法。

4 結(jié) 語

隨著我國城市化進程的不斷加快，逐漸凸顯出鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有的重要作用，同時為我國經(jīng)濟的提升產(chǎn)生積極影響，需要對鋼結(jié)構(gòu)橋梁的安全問題提高重視程度，使人們出行的安全得到有效保證。鋼結(jié)構(gòu)橋梁無損檢測技術(shù)的發(fā)展形勢良好，需要廣泛使用這個技術(shù)，同時逐步創(chuàng)新與優(yōu)化無損檢測技術(shù)，從而全面提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁的質(zhì)量，保證鋼結(jié)構(gòu)橋梁的安全性。

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