鋼結構工程焊縫無損檢測技術應用探討

武建鵬

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

1 建筑鋼結構工程的基本論述

1.1 鋼結構的優勢

鋼結構的優勢如下：①鋼結構建筑有著較為均勻的鋼材質，在實際施工中對精確度要求較高，誤差控制嚴格，有著較高的彈性模量，是一種高質量材料。②鋼材的塑性和韌性較好，應用于建筑工程中能夠均衡內部空間受力情況，能夠避免荷載過大出現斷裂問題。在鋼結構中，鋼構件占用的面積較小能夠將結構總體質量降低，能夠將地基壓力減小，有助于安全性能的提升。③在大型建筑群中應用鋼結構能夠節省成本和施工時間，尤其是在工業化和標準化生產后該優勢尤其明顯。在鋼結構安裝中，焊接無損檢測技術能夠對鋼結構內部問題進行立體化查找，能夠將施工中的風險排除，有助于施工水平的提升[1]。

1.2 鋼結構焊縫連接的常見不足

鋼結構焊接對溫度要求較高，焊縫周圍的熱影響區內的溫度變化和差異會改變一些金相組織，導致其晶粒粗化，主體金屬的韌性和塑性降低，雖然會增強硬度但是其更加脆弱。在具體焊接并沒有固定的熱影響區域，焊接中焊接速度、焊接電流強度等都會影響主體金屬結構，從而導致主體金屬熱影響面積存在一定的不足。

焊接工人的技術水平也從很大程度上影響著鋼結構焊接效果，如果焊接技術人員的專業能力不足、選用的焊接方法不科學或者焊接流程不合理都會影響鋼結構的焊接質量，導致出現焊瘤、裂縫、夾渣、氣孔等焊縫質量缺陷。

1.3 應用焊縫無損檢測技術的重要性

在鋼結構工程中需要連接各個構件，普通螺栓連接、高強螺栓連接、鉚接、焊接等都是常用的鋼結構連接方法。其中焊接是鋼結構工程中常用的連接方式，使用焊接方式能夠牢固、穩定地連接鋼構件，只要焊接質量達標，鋼結構會十分安全。雖然焊接連接方式較為可靠，但是卻有著相對更加復雜的操作過程，對焊接專業技術要求偏高。有的鋼結構焊縫存在一些質量缺陷，通過人工可以判斷表面缺陷、變形缺陷等較為明顯的問題，但是具體焊接質量、內部焊接情況難以充分掌握。利用無損檢測技術進行鋼結構焊縫的檢查可以對鋼結構焊縫中的缺陷有清晰的了解，有助于技術人員及時采取處理辦法，進而提高鋼結構整體的穩定性和牢固性[2]。

2 常用焊縫無損檢測技術

2.1 超聲檢測技術

超聲檢測技術是鋼結構工程焊縫常用的一種無損檢測技術，該方法聲學特點較為明顯，能夠利用超聲波傳播影響檢測和排查材料物體的缺陷。在具體實踐中，檢測人員主要利用0.4～4 MHz頻率的設備進行超聲檢測，該技術在鋼結構工程焊縫無損檢測中有著較為廣泛的應用。比如在使用A型脈沖反射法檢測中，可以十分精準地檢測平面缺陷，有著較高的檢測效率。利用該檢測法能夠準確地判斷出鋼結構材料中未焊透、未熔合的缺陷。脈沖反射法檢測技術有著較強的經濟性，但是該技術應用中對檢測材料的表面粗糙度有著較高的標準要求，如果檢測人員缺乏足夠的專業水平可能會影響檢測結果的準確性[3]。

2.2 射線探傷技術

C射線、X射線都是射線探傷常用的檢測射線類型。射線探傷是利用射線的穿透性，對焊接位置進行檢測，探測結果可以在熒光屏上顯示出來，檢測人員能夠對焊縫內部的缺陷問題、大小等有著十分清楚的了解，進而全面、客觀地判斷鋼結構工程焊縫質量，劃分焊接質量等級。應用射線探傷技術可以提升鋼結構工程焊縫檢測質量，支持工作人員開展進一步的工作。比如在密閉性較強區域的鋼結構檢測中，可以使用射線探傷技術檢測焊縫質量，通過照相觀察等方式客觀判斷焊縫情況。此外，在采用射線探傷技術時還可以綜合使用電離、監督等方式，能夠嚴格地劃分并且精準地識別不同焊縫缺陷問題，尤其是照相觀察方式可以長時間留存底片。不過射線探傷技術在具體應用中可能會影響檢測人員的身體健康，有著較高的檢測成本，需要耗費較長的判斷時間。

2.3 全息探傷技術

全息探傷技術是一種較為新型的焊縫檢測方法，其當前應用范圍有限。該技術可以全面探測結構元件表面和內部情況，對缺陷大小、位置進行準確識別，精準地定位缺陷部位，幫助檢測人員高效地判斷鋼結構工程焊縫質量。不過在應用全息探傷檢測技術時需要投入的成本較多，這也是該技術難以得到廣泛應用的主要原因[4]。

2.4 磁粉探傷檢測

該方法是利用磁性材料和鋼結構磁化產生磁感應，然后檢測人員觀察磁力線分布情況和磁力線密度，再判斷鋼結構內部是否存在缺陷。如果焊縫存在損傷，磁力線就會出現異常情況，磁場不完整。利用磁粉探傷無損檢測技術能夠對鋼結構焊縫進行細致的檢測，有著較高的靈敏度，無需花費過多的檢測時間，有著較高的準確度。不過磁粉探傷檢測技術無法被全面應用于所有焊縫檢測中，該方法只適合在一些厚度不大、淺層且局部位置檢測。

2.5 滲透探傷檢測

滲透探傷檢測是在部件表面涂抹滲透液對鋼結構焊縫進行檢測的方式。滲透液中的熒光物質滲透到焊縫中，當達到預期的熒光滲透液滲透效果后可以清理掉缺陷表面的滲透液，但是無法清除滲透到焊縫缺陷部位的熒光液。此時可以在需要探傷部位的表面均勻地撒白色粉末，并且利用這些粉末將焊縫內部殘留的熒光滲透液吸收。在吸附殘留的熒光滲透液后，白色粉末會散布在探傷部件表面，此時可以在遮光環境中利用紫外線探測部件內部，熒光顯示部分存在焊接缺陷。著色法也是滲透探傷無損檢測技術常用的方法，這種方法主要是用著色染料替代了熒光物質，所以觀察時無需遮光處理，但是對照射條件的要求更高。在鋼結構焊縫缺陷檢測中應用滲透檢測方法有著較高的檢測效率，該方法也可以應用于金屬或者非金屬材料的檢測中。不過這種檢測方式只能對淺層次缺陷進行粗略的檢測，在檢測后還需要將染色物質或者熒光物質清洗干凈[5]。

3 無損檢測的現狀

3.1 評定具有局限性

在鋼結構焊縫中使用無損檢測技術進行焊縫質量評價具有一定的局限性，傳統評定方法無法有力支持竣工后檢測情況，有著較為籠統的程序，有的檢測技術難以高效落實，整體效率也有待進一步提高。

3.2 檢測方向單一化

和一般的檢測方式相比，無損檢測技術被更多地應用于建筑群內部結構，直接分析工程質量，能夠綜合保障建筑結構質量，在實際檢測中只測定內部結構，檢測較為片面，需要進一步驗證。

3.3 檢測準確性低

應用無損檢測技術主要進行分步檢測，很多工程中監督不到位，沒有對各個施工環節進行全面掌控，不確定性較強。比如利用無損檢測技術無法檢測和分析混凝土中隱藏的鋼筋結構，對結構平衡性可能會產生一定影響[6]。

4 鋼結構工程焊縫無損檢測技術應用優化

4.1 精準定位鋼結構工程焊縫缺陷

在鋼結構焊縫檢測中使用無損檢測技術能夠精準地定位缺陷的位置。首先，工作人員要根據實際情況做好焊縫無損檢測技術的合理選擇，將缺陷位置明確，應用相關設備全面掃描檢測材料和檢測點，合理把控掃描速度，保證能夠在熒光屏上清晰地展示出焊縫內部情況，保證工作人員可以判斷焊縫中可能存在的各種類型缺陷。在檢測中可以綜合使用多種檢測技術或者多側檢測，明確對比缺陷位置，幫助技術人員對鋼結構工程焊縫存在缺陷的答題位置進行明確的了解。如果在檢測過程中發現前2次檢測波周圍存在缺陷，那么可以確定鋼結構焊縫表面該位置存在缺陷；如果缺陷信號在兩波之間，那么可以認為在焊縫中間位置存在缺陷；如果檢測中發現檢測信號和上一次缺陷緊挨，那么認為根部存在焊接缺陷[7]。

4.2 科學辨識焊縫無損檢測的缺陷

4.2.1 氣孔缺陷

在辨識氣孔缺陷中，獨立氣孔有著更低的回波高度，并有著相對穩定的波形，所以在檢測焊縫過程中無論哪個方向都有著大概相同的反射波。但是如果操作人員專業能力不強，在檢測中出現失誤，也會導致探頭發生位移而無法得到氣孔回波反射波，所以要注意保證檢測人員具備足夠的專業能力。

4.2.2 夾渣缺陷

在辨識夾渣缺陷中，要注意區分夾渣回波信號和氣孔回波信號的差異。其中夾渣缺陷的回波信號為鋸齒狀態，工作人員可以較為快速準確地判斷此類缺陷。氣孔無損檢測中體現出較低的波幅，具有類似于樹枝形狀的波形，在改變檢測方向或者檢測點位后，夾渣區域的反射波幅也會出現一定的變化[8]。

4.2.3 未熔合缺陷

在鋼結構焊縫無損檢測中判別未熔合缺陷時可以發現，如果存在未熔合缺陷，那么探頭平移過程中會呈現出相對穩定的波形，但是從兩側探測會發現反射波幅的差異較大，所以可以從構件單個側面科學全面地檢測焊縫焊接質量。

4.3 實施針對性檢測

在鋼結構構件焊接中，焊接工作環境較為復雜，焊接質量容易受到外界因素的影響。施工單位需要根據實際情況做好檢測技術的合理選擇，立體化地掃描可能存在損傷的部位。鋼結構的比例會隨著建筑群規模數據的不同而出現一定的差異，比如形狀、大小、長度、厚度等信息會發生變化。在實際檢測中，焊縫如果存在缺陷，技術人員需要采取針對性的檢測方式，反復探測和研究檢測結構以及焊縫質量情況。檢測人員使用檢測設備在鋼結構表面平行移動，將焊縫缺陷點確定，然后制定改進方案。

為了進一步將焊縫缺陷性質、深度等具體情況明確，技術人員需要定量定性分析檢測結果。技術人員可以使用無損檢測設備立體化掃描鋼結構和鋼構件，得到三維模型。比如可以采用射線無損檢測方法，照射焊接部位，借助相應技術制作底片保證工作人員能夠對焊接缺陷有清晰的認識。檢測人員要合理選擇照射時間、照射角度，還要對鋼結構部位區域、形態特點等加強考慮，然后采取間斷性照射，在降低消耗成本的同時提高檢測率。

5 無損檢測技術在鋼結構焊縫檢測中的應用

超聲檢測技術是當前較為常用的焊縫質量檢測方式。工作人員在檢查焊縫外觀合格后可以通過超聲掃描確定焊縫內部質量情況，按照B級檢驗等級要求開展檢測工作，用斜探頭掃描焊縫單面雙側，如果條件不允許可以在焊縫單面、單側用2個斜探頭進行掃查。掃查過程主要包括3個階段，分別為初步掃查、精細掃查、復核掃查。

5.1 初步掃查

在保證靈敏度前提下可以在焊縫一側用斜探頭進行初步掃查。在掃查過程中，探頭要和焊縫垂直，采用鋸齒形來回掃查。采用單面雙側初掃時要按照不小于1.25P的標準控制掃查寬度，從而保證整個檢測區都能夠被充分掃查到。工作人員要注意控制掃查速度，避免過快，來回2次掃查要按照10%探頭寬度進行重疊。在掃查過程中，還要加強熒光屏顯示觀察，如果發現比評定線回波信號高那么要標記可能存在缺陷的位置，保證精細掃查階段能夠進一步細致地分析該部位的具體情況，對縱向缺陷進行重點掃查。檢測中可以采用平行和斜平行掃查檢測橫向缺陷情況。

5.2 精細掃查

在精細掃查階段，工作人員要重點探測初步掃查標記的位置，結合轉角、環繞、前后等方式確定焊縫結構尺寸與顯示位置的關系，確定是否存在偽顯示。將所有偽顯示排除后將最高反射回波找出，將回波幅度和詳細位置詳細記錄。在測量和記錄缺欠指示長度時可以采用6 dB法或者端點法。在上述工作完成后進行標記并且精細掃查下一處標記位置[9]。

5.3 復核掃查

通常通過初步掃查和精細掃查已經能夠較為準確地確定焊縫缺陷，但是可能存在一些疑難或者異常的反射回波，此時需要通過復核掃查進一步確定其具體情況。更換檢測人員、增加探頭角度、改變掃查面、增加直探頭掃查等都是常用的復核掃查方式，可以進一步驗證和確定焊縫缺陷。如果仍然無法對異常情況進行確定，那么可以使用射線檢測的方式對精細掃查結果進行驗證。

6 結束語

總而言之，鋼結構作為現代建筑體系中一種新型的結構形式，有著諸多優勢，但是其也存在一定的缺陷。在鋼結構工程建設中，鋼構件焊接成為工程質量控制的重難點，只有通過細致的檢測才能明確焊接質量，支持焊接人員進一步優化焊接質量，處理焊接缺陷。在具體實踐中，企業要組織專業的檢測隊伍，積極應用先進的檢測設備，保證焊縫檢測的效率和效果，提升檢測隊伍的專業能力。通過提升焊接檢測水平以及焊接能力，可以有效提高鋼結構工程的整體承載能力，有助于對焊接信息進行全面掌握，并且客觀評價焊接質量，進一步提升鋼結構的工程安全性。