鋼材質(zhì)量檢測方法與技術(shù)研究

單衛(wèi)星

（涇川縣建筑工程服務(wù)中心，甘肅 涇川 744300）

1 常用鋼材質(zhì)量檢測方法

在檢測方法形式中，基本會按照兩種方法形式進行檢測，分別為鋼材彎曲程度檢測以及鋼材強度硬度檢測。

（1）鋼材彎曲程度檢測。鋼材彎曲程度檢測從技術(shù)層面來講，對檢測機器以及檢測環(huán)境有著特殊的要求。檢測機器通常為兩種，分別為壓力機以及萬能試驗機。檢測環(huán)境要求在10～25 ℃之間。另外如果遇到對環(huán)境溫度有著特殊要求的話，那么檢測環(huán)境的溫度應(yīng)當(dāng)維持在23 ℃左右，上下之間的波動不能超過5 ℃。首先在現(xiàn)場檢測環(huán)境上要求假設(shè)兩個支點，然后兩個支點位置中間放置鋼材，在假設(shè)好鋼材材料后，就可以在鋼材材料中間的彎心處施加壓力，使鋼材彎心處不斷遭到擠壓碰撞，直到出現(xiàn)裂痕以及斷裂的現(xiàn)象，并且彎曲角度值達到了規(guī)定范圍內(nèi)，這個時候就可以停止彎曲擠壓碰撞工作，如果鋼材材料的彎心直徑與兩臂保持平行的話，說明該鋼材材料達到一定標(biāo)準(zhǔn)。其次可以提前將鋼材材料彎曲，然后將鋼材材料放置在試驗機的平板上，對鋼材材料持續(xù)的施加壓力，與兩臂保持平行的狀態(tài)。或者可以添加與彎心直徑尺寸所保持一致的襯墊進行試驗。最后在進行試驗時，要特別注意輸出壓力值的大小，盡量將壓力值保持在同一層面上，使整個輸出壓力過程趨于穩(wěn)定。在選擇彎心直徑的過程中，要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進行操作，比如在實驗鋼材材料寬度距離時，通常要比彎心直徑的寬度要大，并且每個支點的距離不能超過30 cm 左右。在進行試驗的過程中，要想保證每個支點的距離不會發(fā)生改變，那么盡量保持鋼材的彎曲程度。如果以上檢測方法不能使鋼材彎曲程度保持在180°左右的話，那么可以利用撬棍將鋼材的另一端進行彎曲，最終實現(xiàn)精準(zhǔn)的彎曲程度檢測。

（2）鋼材強度硬度的檢測。鋼材強度硬度檢測通常分為兩個部分，分別為抗拉強度以及屈服強度。具體測驗方式為拉伸試驗。首先調(diào)整好試驗機測量壓力的度盤，讓指針能夠精準(zhǔn)對準(zhǔn)零點，同時撥動副指針，讓副指針和主指針最后能夠重疊在一起，保持良好的重合性。其次在試驗機的夾頭處將鋼材固定住，然后啟動試驗機的開關(guān)，使鋼材材料始終保持拉伸的狀態(tài)，并開始接來下的拉力測試實驗。最后在進行拉伸的過程中，可以得出鋼材材料的恒定荷載量，如果測力度盤指針停止運作的話，就會得出最后的恒定荷載量，或者根據(jù)初始的拉力效果得出最小荷載量。另外要對鋼材材料連續(xù)給予施壓狀態(tài)，直到鋼材材料出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，根據(jù)斷裂的痕跡來判斷鋼材材料是否能夠達標(biāo)。

2 常用鋼材質(zhì)量檢測技術(shù)

（1）超聲波探傷技術(shù)。超聲波探傷技術(shù)是鋼材質(zhì)量檢測比較常用的一種方法，通常將超聲波頻率控制在0.5～25 Hz 之間，并且在這一區(qū)間內(nèi)，所發(fā)生的超聲波線表現(xiàn)為直線性與通透性，并且對方向距離有著很好地把控。如圖1 所示。

從圖1 可以看出，超聲波在進行傳播的過程中，如果遇到阻力障礙，那么超聲波的前進方向就會發(fā)生很大改變。并且遭遇的阻力越大，超聲波發(fā)射的強度也就越低。超聲波強度降低，那么表現(xiàn)的反射、折射以及散射的現(xiàn)象也就更明顯。因此利用超聲波傳播這一原理，能夠快速判斷鋼材質(zhì)量是否達到標(biāo)準(zhǔn)，并且利用折射、反射等現(xiàn)象，準(zhǔn)確找出鋼材出現(xiàn)缺陷的地方，測量出缺陷尺寸等等。檢測人員在測量超聲波探傷技術(shù)的過程中，通常會在鋼材材料的表面涂抹一層油脂或者水玻璃融合劑，將這些融合劑和水晶石探頭進行接觸，然后對探頭的表面進行觀察。在進行觀察的過程中，要提前對水晶探頭施加脈沖電壓，使鋼材內(nèi)部整體的壓力值就會上升，所發(fā)出的超聲波會快速折射到鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。如果水晶探頭能夠反射波產(chǎn)生一定的物理反應(yīng)，在經(jīng)過增幅以及檢測波長的過程后，水晶探頭的陰極射線就會顯示出來，此時根據(jù)水晶探頭表面所折射出來的波長以及距離，最終準(zhǔn)確找到鋼材材料出現(xiàn)缺陷的位置，并計算出缺陷位置的大小，進而采取相關(guān)補救措施。

圖1 超聲波探傷技術(shù)原理結(jié)構(gòu)圖

超聲波探傷技術(shù)一般應(yīng)用兩種檢測方法，分別為脈沖反射法以及直接接觸法。脈沖反射法是比較常見的超聲波檢測方法。該檢測方法具有簡單便捷的特點，并且靈活性相對較高，只需要一個探頭就能完成質(zhì)量檢測，但是要求該探頭具備發(fā)射以及接收的功能，使檢測效果能夠更加明顯。如果鋼材材料沒有出現(xiàn)明顯質(zhì)量問題，那么根據(jù)反射波所傳回來的信號，接收儀器顯示屏上通常只會顯示初始脈沖以及底波，整體幅度差距表示的不太明顯。如果鋼材材料存在明顯的質(zhì)量缺陷，那么接受儀器顯示屏上就會顯示出非常明顯的缺陷波。一旦出現(xiàn)幅度波動較大的缺陷波，底波的高度就會明顯下降，側(cè)面反映出該鋼材材料存在一定的缺陷。如果鋼材材料質(zhì)量出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷的話，大部分的超聲波就會被折返，接受儀器顯示屏只會顯示初始波以及缺陷波，而底波就會完全消失，從而判斷出鋼材材料有著非常嚴(yán)重的缺陷。從以上內(nèi)容來看，脈沖反射法具有很大的優(yōu)點，不僅操作簡單，更加具有便捷性，同時適用范圍也非常廣，準(zhǔn)確度也非常高，能夠精準(zhǔn)找到鋼材存在缺陷的具體位置。但是相對的脈沖反射法也是具有一定的局限性，如果鋼材表面存在缺陷，脈沖反射法一般很難精準(zhǔn)預(yù)測到，進而出現(xiàn)檢測盲區(qū)。另外脈沖檢測法還經(jīng)常應(yīng)用垂直探傷法進行檢測。垂直探傷法主要是根據(jù)探頭所發(fā)射的波長距離，進一步檢測鋼材內(nèi)部所出現(xiàn)的問題，同時還可以應(yīng)用于焊接材料中。通常情況下焊接材料的缺陷形狀都不固定，因此在檢測的過程中需要對鋼材進行全方面地檢測探傷，如果鋼材檢測材料直徑長度不小于2 m，那么就適合應(yīng)用垂直探傷法。

直接接觸法顧名思義就是采用直接接觸的形式進行檢測。將鋼材材料與探頭進行直接接觸，根據(jù)所表現(xiàn)出來的物理反應(yīng)判斷鋼材質(zhì)量是否達標(biāo)。比如在進行檢測的過程中，會在鋼材材料表面涂抹一層油脂，如果油脂和探頭直接發(fā)生反應(yīng)，說明該質(zhì)量已經(jīng)達標(biāo)。在直接接觸法中通常分為四種檢測形式，分別為橫波檢測、縱波檢測、表面波檢測以及板波檢測。從整體角度來看直接接觸法也具有非常明顯的優(yōu)點，操作原理也相對簡單，使用范圍較廣。但是直接接觸法也具有非常明顯的缺陷，那就是探頭磨損的效率較高，使檢測成本提高，并且檢測的速度也會受到一定影響。

（2）磁力探傷技術(shù)。磁力探傷技術(shù)就是根據(jù)鋼材的磁性特點，進一步判斷鋼材的質(zhì)量是否達標(biāo)。如果鋼材質(zhì)量不存在缺陷，那么材料表面的磁性分布較為均勻，并且每個部位的磁導(dǎo)率相同，所經(jīng)過的任何方向很難發(fā)生變化。如果鋼材表面出現(xiàn)較為明顯的裂痕現(xiàn)象，則整體材料的磁導(dǎo)率就會迅速下降，磁力線的方向也會出現(xiàn)一定偏差。因此當(dāng)鋼材表面出現(xiàn)較為明顯的缺陷時，可以在表面噴灑一些磁粉，在長時間的作用下，這些磁粉會被缺陷的位置充分吸收。在判斷鋼材質(zhì)量存在嚴(yán)重缺陷時，可以根據(jù)缺陷表面引起的磁漏強弱為依據(jù)，如果磁漏強度表現(xiàn)的較強，顯示的圖像就比較明顯。如果磁漏強度較弱的話，那么顯示的圖像就比較模糊。

磁力探傷技術(shù)分為兩種檢測方法，分別為試件磁化法以及磁粉檢測法。試件磁化法又分為橫向磁化以及縱向磁化，橫向磁化是采用更加直接的方式，將試驗鋼材進行通電，將通電電流整體貫通于中心孔的位置中，該方式主要原理就是把實驗鋼材看作一個主導(dǎo)體，形成功能完善的閉合磁場，從而檢測出試驗鋼材平行階段存在的缺陷。縱向磁化主要是讓電流貫穿于環(huán)繞試件的線圈中，從而檢測出試驗鋼材垂直階段存在的缺陷。

磁粉檢測法對磁粉的要求較高，通常選擇具有高磁導(dǎo)率的磁粉，顏色選擇相對暗一些，能夠起到明顯的視覺效果。一般選擇較多的是鐵氧磁粉。如果試驗鋼材表面相對平整，那么可以選擇黑色磁粉。如果試驗鋼材表面較為粗糙，顏色更加暗一些，那么磁粉的顏色可以選擇紅色以及白色，盡量不要和鋼材的顏色一致。根據(jù)磁粉顏色以及磁化時間的影響，磁粉檢測法表現(xiàn)為兩種不同的方法，分別為連續(xù)磁粉檢測以及不連續(xù)磁粉檢測。連續(xù)磁粉檢測要和噴射磁粉流程共同進行，如果整體磁化的效果表現(xiàn)較為良好，那么充磁的時間較長，一般適用于直徑長度較小的試驗鋼材。不連續(xù)磁粉檢測是需要通電完成，檢測人員需要將試驗鋼材通上電，然后再斷電，向鋼材表面噴灑磁粉。不連續(xù)磁粉檢測一般適用于直徑較長的鋼材。

（3）射線探傷技術(shù)。射線探傷技術(shù)具體是對兩種射線進行檢測，分別為X 射線以及Y 射線，這兩種射線基本和無線電波保持一致性，并且傳播的速度也非常相似，當(dāng)本身波長與頻率存在較大的質(zhì)疑。X 射線一般是從陰極燈絲發(fā)射的高速電子撞擊到陽極靶上所產(chǎn)生的，而Y 射線通常是由放射性同位素產(chǎn)生的。

射線探傷技術(shù)應(yīng)用時間較長，所表現(xiàn)的檢測方法也比較豐富。具體分為四種檢測方法，分別為照相法、熒光顯示法、電離記錄法以及發(fā)光晶體記錄法。照相法是比較常見的一種記錄方法，當(dāng)射線貫穿試驗鋼材后，可以通過照相的方法在軟片上投射記錄試件缺陷，如果底片出現(xiàn)較大的反差，那么說明該檢測方式靈敏度較高，具有非常良好的實用性功能。熒光顯示法主要是將鋼材所發(fā)射的射線投射在顯示屏上，根據(jù)屏幕所顯示的射線長度，能夠很輕松地發(fā)現(xiàn)鋼材的缺陷。但是熒光顯示法也有一定的不足之處，由于所發(fā)射的射線為X 射線，很容易對人體造成一定傷害。電離記錄法是通過電離箱以及計數(shù)器所產(chǎn)生的，主要用來測量電離的輻射強度，因此也叫電離法。發(fā)光晶體計法主要是由射線源發(fā)出射線束，經(jīng)過一定的檢測后，可以讓該檢測物件具體放置在不透光裝置內(nèi)部發(fā)光晶體中，如果試驗鋼材表面具有較為明顯缺陷，那么輻射的強度會明顯提高。提供不存在明顯的缺陷，那么輻射的強度會逐漸縮小。

3 結(jié)語

綜上所述，除了以上舉出的鋼材檢測法，還有其他幾種類型的檢測法，整體表現(xiàn)出豐富多樣性。隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，對鋼材的需求越來越多，導(dǎo)致對鋼材質(zhì)量有著更高的要求。需要檢測人員根據(jù)自身的檢測經(jīng)驗，采取多種檢測方法，對鋼材進行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，保證鋼材的使用質(zhì)量，最終推進我國建筑行業(yè)的良好發(fā)展。