钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究叶庆槐

钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究叶庆槐

叶庆槐

东莞市特种设备检测与节能技术服务中心有限公司

摘要：随着我国工业领域的发展与进步，钢结构工程己经在全国范围内的各个行业之中都有了一定的应用。然而，尽管钢结构在装配程度、防震性等方面表现出了较大的优势，但由于焊缝结构的原因，导致其在无损检测技术方法方面存在一定的局限性。本文就针对钢结构工程焊缝无损检测技术的原理、方法等进行深入探究，以期为钢结构工程的安全隐患性及后续发展提供理论依据。

关键词：钢结构工程；焊缝无损检测技术；应用研究

现阶段我国的钢结构工程技术发展己经逐渐趋近于成熟，并在实际应用中取得了较好的成效。而作为钢结构工程中基本工艺的一种，焊接工作始终是钢结构工程中的重点。因此，无论在任何钢结构工程中，我们都应当对焊接工作的质量进行细致而全面的质量检查。其中，关于焊缝的无损检测就是焊接质量控制的重要手段。

一、钢结构工程焊缝无损检测技术原理

钢结构工程焊缝无损检测技术就是指在不损伤钢结构工程性能、质量的前提之下，利用以射线、声波及毛细血管渗透、电磁波等技术手段为原理的仪器、方法对钢结构工程中的零件、设备等各个部分进行表面、近表面及内部缺陷检测的一种技术，是钢结构工程的质量保障，它对焊缝的及时检测、发现与处理起着至关的重要作用。一旦由检测技术发现了钢结构工程中存在任何焊缝表面、近表面及内部缺陷，就需要对这些缺陷的产生原因进行分析，并制定出相应的焊接工艺，以此保证整个钢结构工程的质量，确保钢结构工程的持续安全使用。

目前比较常见的钢结构工程焊缝无损检测技术包括超声波探伤技术、渗透探伤技术、磁粉探伤技术、射线探伤技术以及衍射时差法超声检测技术五大类。

二、无损检测技术在钢结构工程应用中心的适用性及局限性研究

（一）、射线检测技术

1、射线检测原理

射线在穿透物体过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而使其强度减弱，强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质穿透中的厚度。如果被透照物体（试件）的局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件，该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把胶片放在适用位置使其在透过射线的作用下感光，经暗室处理后得到底片，底片上各点的黑化程度取决于射线照射量，由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上相应部位就会出现黑度差异，将底片放在观片灯上观察，可以看到由黑度差异构成的不同形状的影像，评片人员据此影像结合相应的检测标准、验收标准判断缺陷情况并评价工程试件的质量等级及合格与否。

2、射线检测的适应性

（1）工件结构

适用于对接焊接的工件

（2）能力范围

（a）能检测出焊接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和坡口未熔合等缺陷；

（b）能确定缺陷平面投影的位置、大小及缺陷的性质。

（3）射线检测的局限性

（a）较难检测出T型焊接接头和堆焊层中存在的缺陷；

（b）较难检测出焊缝中存在的细小裂纹和层间未熔合；

（C）较难确定缺陷的深度位置和自身高度。

（二）超声检测技术

1、超声检测原理

超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的波幅、波型的情况来检测试件内部是否存在缺陷，以及缺陷位置、深度及自身高度，大概的缺陷性质等情况。

2、超声检测的适应性

（1）工件结构

适用于对接及角接、T型连接等的焊接工件

（2）能力范围

（a）能检测出原材料（板材、管材、锻件等）和零部件中存在的缺陷；

（b）能检测出焊接接头内存在的缺陷，面状缺陷检出率较高；

（c）超声波穿透能力强，可用于大厚度（100MM以上）原材料和焊接接头的检测；

（d）能确定缺陷的位置和相对尺寸。

（3）超声检测的局限性

（a）较难检测粗晶材料和焊接接头中存在的缺陷；

（b）缺陷位置、取向和形状对检测结果有一定的影响；

（c）A型显示检测不直观，检测记录信息

（d）较难确定体积状缺陷或面状缺陷的具体性质。

（三）磁粉检测技术

1、磁粉检测的原理

磁粉检测就是利用铁磁性材料被磁化后，在不连续处或磁路的截面变化处，在磁感应线离开和进入表面时形成的漏磁场来检测材料和三件焊接接头中的表面或近表面的不连续的一种方法。

2、磁粉检测的适应性

（1）工件结构

适用于板材、管材、锻件等铁磁性原材料及坡口、打底焊、对接、角接、搭接、T型连接、其他类型连接等的焊接工件。

（2）能力范围

能检测出铁磁性材料中的表面开口缺陷和近表面缺陷。

（3）磁粉检测的局限性

（a）难以检测几何结构复杂的工件；

（b）不能检测非铁磁性材料工件。

（四）渗透检测技术

1、渗透检测原理

工件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细作用下，经过一定时间，渗透剂可以渗入表面开口缺陷中，去除工件表面多余的渗透剂，经干燥后，再在工件表面施涂吸附介质——显像剂，同样在毛细作用下，显像剂将吸引缺陷中的渗透剂，即渗透剂回渗到显像剂中，在一定的光源下（黑光或白光），缺陷处的渗透剂痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

2、渗透检测的适应性

（1）工件结构

能检测出原材料（板材、管材、锻件等）及坡口、打底焊、对接、角接、搭接、T型连接、其他类型连接等复杂焊接工件。

（2）能力范围

能检测出金属材料或非金属材料的非多孔性的表面开口缺陷，如气孔、夹渣、裂纹、疏松等缺陷。

（3）局限性

较难或不能检测多孔性材料，对有一定深度的近表面非开孔性缺陷也难以检出。

（五）衍射时差法（简称TOFD）超声检测技术

1、TOFD检测的原理

TOFD检测技术是一种依靠超声波和缺陷端部相互作用发生的衍射波来检出缺陷并对其进行定量的检测技术。

2、TOFD检测的适应性

（1）工件结构

适用于对接焊接的工件

（2）能力范围

（a）能检测出对接焊接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和未熔合等缺陷且检出率较高；

（b）能确定缺陷的深度，长度和自身高度；

（c）厚壁工件缺陷检测灵敏度较高；

（d）检测结果较直观，检测数据可记录和存储。

（3）TOFD检测的局限性

（a）较难检测出扫查面和近表面存在的缺陷；

（b）较难检测粗晶粒焊接接头中存在的缺陷；

（c）较难检测复杂结构工件的焊缝；

（d）较难确定缺陷的性质。

三、钢结构工程焊缝无损检测技术应用

钢结构工程中最容易出现的质量问题当属焊缝，焊缝对钢结构工程的质量有着较强的负面影响。钢结构工程中的焊缝基本可以分为角接焊缝、对接焊缝及搭接焊缝。为了正确客观评价钢结构工程中焊缝的质量，可以根据钢结构工程中焊缝的实际结构型式，结合前文提到的五种无损检测技术对结构型式的适应性、局限性，以及需要发现的缺陷类型，合理有效地选择最优的无损检测技术，从而实现对钢结构工程中的焊缝质量实现低成本、高成效的客观评价，确保钢结构的正常使用。

四、总结

综上所述，无损检测技术是一门多方法、多学科的综合应用技术，能在不破坏被检测对象的前提下，能对钢结构工程中包括材料、零部件及焊接接头进行检测，随着我国钢结构技术的不断进步及广泛应用，无损检测技术对于控制和评价钢结构的质量安全将发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]施翔,高晓,洪志健.建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用分析[J].建材与装饰,2016(31):50-51.

[2]赵文婷,吴耀欢.钢结构工程焊缝无损检测技术研究[J].工程技术研究,2017(03):60-61.

[3]林余雷.钢结构工程焊缝无损检测技术研究[J].科技创新导报,2017,14(27):43+45.

[4]刘景凤,段斌,马德志.新技术在国内建筑钢结构焊接中的应用[J].电焊机,2007(04):38-44+63.

[5]国家标准NB/T47013(承压设备无损检测).