钢结构工程及焊缝无损检测技术应用

钢结构工程及焊缝无损检测技术应用

李明 孔祥云 杨平

河北方圆工程检测有限公司 河北省任丘市 062550

摘要：钢结构工程应用范围越来越广，已成为新型建筑体系，形成多条产业链。钢结构工程建设时需要进行焊接，焊接质量则需要利用检测技术进行。文中以钢结构工程为着手点，分析焊缝质量无损检测技术的应用及质量控制，以期为类似研究提供借鉴。

关键词：钢结构；焊缝；无损检测

建筑钢结构工程中，焊接是钢构件连接、加固的重要手段。在大跨度、高层的钢结构工程中，如果出现裂纹、气孔、夹渣等质量问题，须合理运用焊缝无损检测技术，排除安全威胁，确保工程质量的安全性。根据实际调查发现，由于钢结构工程使用年限延长，会出现地基沉降的问题，易引起焊接部位开裂，造成严重的后果。

1、钢结构工程焊接质量控制要点

1.1 焊接变形控制要点

钢结构工程焊接质量需重点关注焊接变形控制，需要采用能够减小构件变形和收缩最小的焊接工艺，同时严格控制焊接顺序。在应用十字街头、T形接头、对接接头时，对于较易翻转或具备有利放置条件的构件，可开展双面对称焊接，对于属于对称截面的构件，焊接可围绕对称于构件中性轴开展。如存在对称于连接杆件的构件节点，对称焊接可围绕节点轴线对称轴开展。

对于非对称双面坡口焊缝，焊接施工需严格按照一定顺序开展，如板材的厚度较厚，轮流对称焊接需循环多次。对于较长的钢结构焊缝，应优先采用多人对称焊接法、跳焊法、分段退焊法等焊接方法。在构件焊接过程中，为实现收缩和变形的有效控制，还可以采用预置反变形法或开展预留焊，反变形量和收缩余量可基于针对性的试验或计算确定。在装配焊接构件的过程中，焊接应按照从大到小的接头收缩量顺序开展，接头拘束可得到有效控制。

1.2 焊后应力消除要点

钢结构工程焊接质量控制离不开高水平的焊后应力消除工艺的支持，如存在明确的施工要求需要进行焊后应力消除，接头承受拉应力部分需首先确定，同时还需要关注焊缝较密集的构件或节点，一般采用疲劳验算方法，应力消除基于整体退火或局部退火的工艺实现，如基于加热炉进行整体退火，采用电加热器进行局部退火。如存在结构稳定尺寸，可采用振动法消除应力。

在基于局部退火的应力消除实践中，需严格遵循相关技术标准，如采用配备温度自动控制仪的加热设备，并保证加热设备满足使用要求的控温、测温、加热性能。还需要控制每道焊缝侧面的加热板宽度，该宽度至少为200mm，且至少为3倍钢板厚度。如构件未开展加热处理，保温措施的针对性选用也不容忽视。如消除焊后应力采用振动法，需基于行业标准控制工艺参数和技术应用。钢结构工程多采用锤击法消除中间焊层应力，使用小型振动工具或圆头小锤进行锤击，需避开焊缝坡口边缘的母材、盖面焊缝、根部焊缝等部位。

1.3 焊接接头质量控制要点

在基于角接接头、十字街头、T形接头等类型接头的钢结构焊接施工中，为控制焊接接头质量，需采用全熔透的对接和角接组合焊缝。对于采用加强角焊缝的焊脚，尺寸不小于δ∕4。如吊车梁等构件有疲劳验算要求，位于上翼与腹板的焊脚尺寸需满足δ∕2，且焊接尺寸不应超过10mm，同时有0~4mm焊脚尺寸偏差。对于全熔透双面坡口焊缝，可存在不等厚的坡口深度，但需要保证1∕4接头厚度≤较浅的坡口深度部分。对于部分熔透的焊接形式，需基于设计文件要求控制有效焊缝厚度，对于属于角接接头和T形接头的接头形式，需严格控制组合焊缝（角焊缝与部分熔透坡口焊缝构成）的加强角焊缝焊脚尺寸在10mm内，且为1∕4的接头中最薄板厚度。

2、建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用

2.1 合理运用无损检测技术

GB50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》是钢结构的施工质量验收标准，焊缝内部缺陷的无损检测应符合下列规定：

1 采用超声波检测时，超声波检测设备、工艺要求及缺陷评定等级应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB50661的规定；

2 当不能采用超声波探伤或对超声波检测结果有疑义时，可采用射线检测验证，射线检测技术应符合现行国家标准GB/T3323的规定；

3 焊接球节点网架、螺栓球节点网架及圆管T、K、Y节点焊缝的超声波探伤方法及缺陷分级应符合国家和行业现行标准的有关规定。

设计要求的一级、二级焊缝应进行内部缺陷的无损检测，应符合下表的规定

常规超声波检测操作简便，普及率高，但对检测人员的综合技术水平要求较高。相控阵超声检测是近几年新兴的检测技术，数据可全程记录，有扫描视图，漏检率低，效率高，可以一人操作，一人或多人评判图谱，但对检测人员的评图水平要求较高。

2.3 构建完善的检测体系

为了提高工程的质量，施工单位应合理应用焊缝无损检测技术，对钢结构内部进行精确化探测，了解内部存在的损伤问题，并剖开检查，以便后续工作顺利进行。焊缝节点断裂是施工中常见的问题，易造成钢材松动，施工单位应选择优质的焊条，并进行对接焊缝，避免发生形变。基于多元检测技术体系，工作人员可借助超声或雷达波检测手段，实时监测工程内部构件，进行非接触性发射，根据电子图像，明确混凝土在钢筋结构内部的损伤情况，为建筑工程的质检提供参考依据。

（1）施工单位对钢结构进行焊接时，会出现一些不均匀的裂纹，工作人员应使用微观显示仪，细致观察各部分地焊接点，并标注问题。再使用超声波探伤仪观察电子屏中的反射波波形的变化，辨别钢结构的裂纹形状

（2）钢材焊缝处会出现连接不充分的情况，技术人员可将探头放入不同连接带，进行超声巡回，电脑系统会进行自动化扫描，并形成3D图像，施工单位需应制定完善的钢材检修方案，安排专业化技术人员进行维护，解决工程质量问题。

（3） 在检测过程中，施工人员需根据钢结构的缺陷深度、大小等数据，对部件进行质量等级划分，标识钢结构损伤部位，并制作质量评测表，呈交给监督管理部。

在复杂化的工程背景下，为了提高钢结构的稳定性，施工单位必须合理运用焊缝无损检测技术手段，全面排查节点脆性断裂、焊接变形、部件脱落等情况，并优化施工方案，保障钢结构建筑群的整体质量，促进建筑行业可持续发展。

2.3 实施针对性检测

焊缝工作具有特殊性，受外界因素的干扰，钢结构内部易出现多样化问题。施工单位应结合实际情况，选择适宜的检测技术，对损伤方位进行立体化扫描。建筑群规模数据的不同，导致钢结构的比例差异化，包括形状、大小、长度、厚度等信息。在实际使用过程中，受外界、内部因素等影响，焊缝出现缺陷时，技术人员应采取相应的无损检测技术，严格控制焊缝质量，并进行反复性探测与研究。在钢结构表面平行移动，明确不同位置的缺陷点，制定完善的施工方案。

为了明确焊缝的缺陷性质、深度等具体情况，需要展开定量性分析，技术人员可借助无损检测技术，对钢结构和构件等进行立体化扫描，获得三维模型。可利用发射射线检测的方法，对焊接部位进行照射，再借助相应的技术制作底片，方便工作人员获取焊接缺陷资料。工作人员应注意照射时间、角度的选择，根据钢结构的形态特点、部位区域，进行间断性照射，降低成本消耗率，提高检测效率。在社会环境快速发展背景下，相关企业应不断提升建筑质量，建立系统化的检测技术体系，满足建筑施工的相关要求。

结语

综上所述，钢结构属于新式的建筑体系，具有较多的施工优势，也存在多样化的问题。在实际操作中，需结合工程的实际情况、构件的性质，组织专业化的技术人员，开展高效率检测。钢结构采取焊接的方法进行加固，可提升钢构件的承载效力，在具体实施过程中，应分析应力、荷载等外界条件，全面掌握各类信息数据，为焊缝处理奠定基础。

参考文献

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[2]伦汉华.钢结构工程焊缝无损检测技术及其运用分析[J].建材与装饰，2020(07):58-59.

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[4] GB50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》