钢结构焊缝缺陷的无损检测技术应用分析宋丽丽

钢结构焊缝缺陷的无损检测技术应用分析宋丽丽

宋丽丽

中国电建市政建设集团安装工程公司山东省德州市253000

摘要：在目前的建筑钢结构处理工作中，焊接已经作为钢结构连接的最为重要的一种工艺手段，并且被大量运用到了各个种类的钢结构元件之内，对焊缝缺陷开展检测工作现是一项关键环节，焊缝缺陷的产生涉及大载荷压力、应力拉车、金属疲劳等因素的影响，分析各种无损检测的应用是对做好钢结构工程焊缝无损检测工作具有重要意义。

关键词：钢结构；焊缝缺陷；无损检测

引言

钢结构焊缝缺陷无损检测技术作为一项现代化综合性较强技术，在对其应用时必须结合钢结构实际特质，选取合适的检测方法，并注重检测过程的要点把控，充分发挥其技术作用，是确保建筑钢结构整体品质安全能够达到工程预期的关键。

1、无损检测技术应用背景

在市政工程、水电、火电、风电等各行业中，对于重要工程中的金属结构制作、安装工程的焊接接头内部质量要求为一级或二级焊缝，而一级或二级焊缝除需满足焊缝饱满、顺直、外观美观等，还要求焊缝内部缺陷数量控制在标准范围内，因焊缝缺陷的存在将削弱焊缝的受力面积，在缺陷处引起应力集中，故对连接的强度、冲击韧性及冷弯性能等均有不利影响。因此，焊缝质量检验极为重要。

焊缝质量检验一般可用外观检查及内部无损检验，前者检查外观缺陷和几何尺寸，后者检查内部缺陷。外观缺陷一般目测观察法即可分辩，但内部缺陷肉眼是观测不到的，而无损检测能在不破坏钢结构连接方式的情况下判断出内部缺陷质量，这就需要根据施工现场实际情况，有针对性的选择即经济又适用的检测方法以满足质量检测的需要。

2、无损检测优点

在钢结构焊接过程中，焊接结构形式、材料选择、焊接工艺以及操作流程的不当等因素都会造成焊接部件出现不同程度的缺陷,焊接缺陷将影响钢结构构建的质量，譬如由于部件承载面积的减小而引起应力集中现象,产生缺口效应,从而降低钢结构构件的强度、耐疲劳能力等,严重影响着钢结构建筑工程的安全与耐久性。因此,开展对焊接质量的检测极为重要。目前,对钢结构构件的检测方法主要有以下三种：模拟实验法、破坏性试验法和无损检测。其中，无损检测是一种新兴的高综合性能检测技术,它通过化学和物理方法获取构件内部信息,借助一些高科技设备仪器,可以对钢结构焊缝进行高效的测试与检验,且在检测过程中不会对钢结构构件产生影响或破坏,最大限度的保证钢结构的完整性、可靠性、安全性和致密性。其次，无损检测常用随机检测，保证其客观性、代表性和真实性,检测数据方便存储,还可对材料结构的质量进行科学换算。因此，钢结构焊缝的无损检测在快速发展与成熟。

3、焊缝缺陷类型

焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷，以下是对常见焊缝缺陷的简要介绍。

3.1气孔

气孔是在焊接施工中,焊接熔池高温金属吸收了过量的气体,来冷却之前未能及时逸出而残留在金属焊缝内形成的空穴,一般为椭圆形或球形形状,也分为单个气孔和密集气孔。单个气孔形式的回波高度较低,波形稳定;密集气孔由于是一簇反射彼,波高随气孔的大小而变化。形成气孔缺陷的原因主要有:焊剂烘干程度不足,坡口有油垢,电弧偏吹,保护气体的效果消失等。

3.2夹渣

夹渣是指焊接后残留在焊缝金属内的熔渣或非金属夹渣物,根据形状可分为条状和点状夹渣,其表面不规则。条状夹渣的波形为锯齿状,波峰较低,而点状夹渣的波形与单个气孔类似。形成夹渣缺陷的主要原因有:坡口有油垢、焊接速度偏大、熔池冷却速度偏快、熔渣和非金属夹渣物未来得及浮起等。

3.3裂纹

裂纹是在焊接过程或者焊接完成后，钢结构母材和焊缝热影响区局部破裂导致的缝隙,可分为热裂纹和冷裂纹。当探头平移时波幅有起伏,而当探头在转动时波峰会上下方向的错动。形成裂纹缺陷的主要原因有:焊接施工操作不当、焊接角度偏移、焊缝中有低熔点共晶体等。

3.4未焊透

未焊透是指焊接接头部分金属没有完全熔透。当探头平移时波形较稳定,而当探头在两侧时反射波相同。形成未焊透缺陷的主要原因有:焊接电流过小、焊接速度偏大、坡口角度不够、焊接间隙过小、坡口加工操作不当、焊接角度偏移等。

3.5未熔合

未熔合是指金属与母材或者相邻金属之间没有熔合在一起。形成未熔合缺陷的主要原因有:坡口有油垢、焊接电流过小、焊接速度偏大、焊接角度偏移等。当探头平移时波形较稳定,而当探头在两侧时反射波不一致。

4、钢结构工程焊缝无损检测技术分析

钢结构焊缝缺陷检测主要是以外观检查和内部无损检验来体现，其中外观检查即对钢结构焊缝外观缺陷，几何尺寸进行实时检查。而内部无损检验则采用无损检测技术来完成，当前钢结构焊缝缺陷无损检测技术主要包含了射线探伤检测，渗透探伤检测，磁粉探伤检测，超声波探伤检测。根据钢结构形式特质选取符合实际的无损检测技术来完成对整个钢结构焊缝缺陷的检测工作。

4.1射线探伤

射线探伤可检验焊缝内部缺点，以C/X射线选过焊接处，成像于荧光屏上，观察荧光屏显示焊接位置是否存在缺陷，及缺陷轮廓、大小。评价焊缝质量并保存记录。射线探伤在一些较大的封闭性钢结构工程中有广泛应用，多应用于钢材封闭性工程。此外，电离法在焊缝检查中也有使用。电离法及射线探伤都是针对焊缝缺陷显示方式不同，判定缺陷形状，这些方式具有准确性特点，检测结果可长久储存。但是，射线探伤对人体有一定伤害，检测需大量成本投入。

4.2超声波探伤

以超声波探测焊缝缺陷，超声波频率达20000Hz以上，可在工业中以专业仪器检测，将探头发射超声波传递到检测材料中，利用超声波在不同介质中的反射和折射，生成数据反馈到仪器中，以波纹形式观察是否焊接异常。超声波探伤灵敏度高，操作简单、检测迅速，可推广应用。但是，超声波探伤不能将数据直观反映出来，只是以波形反馈，由工作人员进行分析，对工作人员专业性要求较高。

4.3磁粉探伤

将带有磁性的钢铁加工成工件并磁化，钢铁磁化后，内部存在较强的磁感应，若焊接不当，磁力线变化明显，形成漏磁场。因此，可利用缺陷处漏磁对磁粉的吸附，分析被测焊缝是否存在缺陷。磁粉探伤灵敏度高，可检验出细小裂纹。但是，磁粉探伤只能检测表面、近表面缺陷，无法检测内部异常，受钢材焊接形状、材料尺寸影响较大。

4.4渗透探伤

4.4.1荧光法

在测量材料表面涂上荧光渗透液，让其自然下渗至表面缺陷，放置一定时间后，清洗表面，观察是否有渗透液无清除，判定渗透液部位为缺陷部位。对渗透液部位均匀抛洒白色粉末，使缺陷部位显像，将材料置于无光处，以紫外线照射，观察缺陷形状。

4.4.2着色法

着色法和荧光法类似，但是在渗透液设计上，设计为着色染料，可在有光处正常检查。荧光法和着色法都是对材料表面、近表面的检查，无法检查细小缺陷，清洗麻烦。

结束语：

综上，在当前的无损检测技术领域内有很多种技术类型可供选择，其中超声波无损检测技术是应用最为普遍的一种。但需引起注意的是，在实际应用的过程中超声波无损检测技术所需采取的人为操作环节较多，因此在检测缺陷定性与定量结构评定方面均会受制于人为主观因素影响，尤其是会受到个人探测技术熟练性与专业知识水平的影响。目前超声波探伤检测技术的精度水平还有待进一步提升，这也应是广大技术人员必须予以重点解决的一项挑战难题。

参考文献：

[1]于文博.分析公路桥梁钢结构无损检测技术应用[J].黑龙江交通科技,2018,41(08):122-123.

[2]罗益.浅谈钢结构焊接施工工艺[J].建材与装饰,2018(33):208-209.