钢结构焊接缺陷无损检测技术应用现状及发展趋势探讨

钢结构焊接缺陷无损检测技术应用现状及发展趋势探讨

董庆

广东省建筑科学研究院集团股份有限公司

摘要：本文阐述了钢结构焊接缺陷无损检测方法，并对钢结构焊缝缺陷无损检测应用现状及发展趋势进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：钢结构焊接缺陷；无损检测技术；应用现状；发展趋势；

一、前言

钢结构具有轻质、高强、抗震性能好、塑性和耐久性高、安装方便等优点，在高层建筑、大跨度建筑、桥梁等结构中发挥着重大优势。目前，随着全球科技高速发展，炼钢技术不断提高，以及建筑形式和建筑施工技术的丰富和成熟，钢结构建筑得到广泛的应用。钢结构施工时，需要把各个构造组件进行焊接，焊接质量直接影响结构整体质量。为了检查焊接质量，又不损坏结构本身，无损检测技术就应运而生。为了更好的应用该项技术，需对各项环节进行详细地剖析。基于此，本文阐述了钢结构焊接缺陷无损检测方法，并对钢结构焊缝缺陷无损检测应用现状及发展趋势进行了分析与探讨，以供同仁参考。

二、钢结构焊接缺陷无损检测方法

无损检测技术是一项综合技术，能够在不损坏钢结构的前提下对之进行全面检测。下面对钢结构的无损检测技术进行总结。

（1）超声波探伤。超声波是指频率大于20000MHz的声波，根据传播时介质的振动方向和传播方向不同，可分为纵波、横波、板波和表面波等。在钢结构检测中主要使用纵波和横波。超声波探伤设备产生的超声波在被检测对象中传播，当遇到缺陷时，一部分声波会反射回来，经过放大处理，即可在示波屏上显示这些缺陷。超声波检测方法适用于各类板材、管材、锻件、铸件等钢结构的检测。这种检测方法成本较低、检测周期短并且效率高，超声波检测所用仪器小，操作方便，能够对缺陷进行精确的定位，然而这种方法的检测结果不利于长期保存，难以形成历史档案，较多的依赖于检测员的经验，客观性稍差。

（2）磁粉探伤。当铁磁性材料被磁化后，被检测对象上面将出现磁力线均匀分布。当钢结构出现裂痕等缺陷时，工件表面的磁力线会发生局部的变形或漏磁，吸附施加在表面的磁粉，使用合适的光照就可以看到这些缺陷，这样就可以达到检测的目的。这种检测方法适用于铁磁性材料构件，比如钢管、铸钢工件和钢板等，对于这些材料加工而成的工件也可以进行检测。磁粉检测技术成本低、使用方便、检测效率高、检测结果非常直观。但是它只能用于检测铁磁性材料的表面和近表面缺陷，对于检测员的视力要求较高。

（3）射线探伤。射线是一种高频短波的电磁波。钢结构无损检测一般使用X射线，这种射线具有穿透能力强，衰减率低等优点。当X射线穿透被测工件后，会被部分吸收并衰减，由于缺陷的存在，会影响X射线的吸收和衰减。当射线到达胶片后，由于胶片吸收了数量不同的光子，就会出现缺陷的映像，检测人员根据这些映像即可判断缺陷的大小和性质。X射线检测方法适用于工件厚度在80mm以内的缺陷检测，具有检测结果直观、定性准确、检测结果可长期保留、易于存档等优点，但是这种方法成本较高、检测周期长、效率低，在检测中会对检测员身体产生一定的伤害。

（4）渗透探伤。渗透探伤是通过有色染料的强渗透性的物理特点，显示缺陷痕迹的一种无损伤方法，还可以称其为着色探伤。这一方法不仅可以用于钢焊缝，还可以用于检测不锈钢、铜、铝等有色金属及其合金材料的缺陷，以及其他非磁性工件的缺陷。渗透探伤的优点和超声波、磁粉探伤相同，缺点是仅能发现工件表面的开口缺陷，并且仅能作为缺陷的定量分析，很难准确判定缺陷性质和埋藏深度。

（5）全息探伤。全息探伤是采用激光、X光和声学全息照相探测与显示缺陷三维立体情况的一种探伤检测方法。全息检测技术可以精准的检验焊件表面和内部缺陷的位置与大小，并且得到缺陷的全面情况，进一步便于探伤人员准确判断和评定焊缝的质量。当前，虽然全息检测技术尚不成熟，并且检测花费较大，应用很少，但是却被认为是一种无损检测的发展趋势。

三、钢结构焊缝缺陷无损检测应用现状分析

焊缝是钢结构构件中一种常见的连接方式，是钢结构安全的重要环节，一般来说，焊缝质量决定了钢结构的整体工程质量。焊缝缺陷分为表面（含近表面）缺陷和内部缺陷，常见的表面缺陷（含近表面缺陷）有：表面气孔、咬边、烧穿和未焊满等；常见的内部缺陷有夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等。焊缝的无损检测技术可以在不损伤被测材料的前提下，检测焊缝表面（含近表面）或内部缺陷。常见的焊缝无损检测技术有超声波探伤、磁粉探伤、射线探伤、渗透探伤和全息探伤等。

从我国建筑领域上焊缝缺陷无损检测的应用情况来讲，非特别重要的构件一般不采用射线检测。对于厚度不小于8mm的板材和曲率半径不大的管材对接焊缝一般采用超声波检测。厚度小于8mm的板材和曲率半径较大的管材对接焊缝一般利用磁粉检测和渗透检查。厚度小于8mm的钢材或管材探测焊缝内部缺陷，要结合工程实际情况研究专门的超声仪探头才可以实行超声波检测。1998年对6mm以下的管焊缝实行了超声无损检测，当时采用的探头与对缺陷的分级评定的大量角焊缝很难实行检测，虽然有关规范对这类型焊缝的超声波检测实行了一些补充性规定，但是这些规定很多在实际操作中不能实现或者无法操作。

四、钢结构焊接缺陷无损检测技术的发展趋势

随着计算机技术、图像处理技术以及电子测量技术的发展，焊接缺陷与无损检测技术的发展趋势具体表现为以下方面：

（1）检测仪器自动化。当前各种无损检测大都是人工操作的，比如渗透检测和

磁粉检测，人为因素对其影响很大，同时也会极大影响检测结果，无法获得最为客观和精准的数据。检测仪器自动化能够极大减少人为因素造成的影响，从而降低了外界客观条件造成的检测数据误差。更加关键的是检测仪器自动化能够在环境恶劣的地方应用，降低人力损失的同时也可以得到更加客观的检测数据。

（2）数据处理智能化。仪器的使用势必会形成噪音，而无损检测采用的是物理基础声学、力学、电磁学等，对噪音影响十分敏感，因此滤波降噪成为数据的主要工作。神经网络是目前无损检测的研究热点，因为神经网络不但可以滤波处理数据，还可以降低噪音信号带来的影响，大部分学者都将神经网络与其它一些信息处理融合在一起构建了一些全新的算法。同时无损检测处理的数据库管理和专家评定系统也在研究之中，促使处理数据更加智能化以及技术设备越加完善。

（3）信息融合化。超声、磁粉、射线、渗透检测这些经常使用的无损检测方法各有优缺点，比如渗透检测仅能检测工件表面的开口缺陷、超声检测无法在大曲率和网架节点焊缝中应用、磁粉检测在表面和接近表面的检测中获得显著效果等。充分利用这些优缺点，适当综合得到单一的信息源表达大量的检测结果信息，可以有效提升焊缝缺陷无损检测系统的整体性能和检测精度。

五、结语

总之，在高新科技技术的推动下，高层钢结构也越来越多，因此对其质量要求也越来越严苛。进而要求对钢结构的检测技术也越来越先进。人们在完善现有钢结构无损检测技术的基础上，应勇于探索和创新，创造出更多更好的钢结构无损检测方法，从而保证钢结构的施工质量。

参考文献：

[1]夏乐希，王建国.建筑钢结构焊缝超声波检测技术探析[J].工程技术研究，2016（5）：44-55.

[2]李伟.钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究[J].通讯世界，2014（11）：124-125.

[3]邹斌.建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用[J].江建材，2015（9）：119-120.

[4]李伟.钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究[J].通讯世界，2014（11）：124-125.