探究建筑工程钢结构检测技术的运用

探究建筑工程钢结构检测技术的运用

胡波

国检测试控股集团上海有限公司 上海市 201314

摘要：钢结构作为一种重要的建筑材料，在建筑结构不断发展创新的同时，其安全性、稳定性也一直为人们所关注。在保证房屋结构安全和延长使用寿命方面，钢结构的检测技术起到了至关重要的作用。系统梳理了超声探测、磁粉探伤、X光探测等目前钢结构常用检测技术，并对其优缺点和适用场景进行了分析。以实例分析的方式，对建筑工程领域的相关从业人员进行技术参考和指导，阐述了各种技术在不同场景下的应用效果。

关键词：建筑工程；钢结构；检测技术；超声波；磁粉探伤；X 射线

1 引言

建筑工程的发展对于人类社会的进步和文明提升具有重要意义。随着城市化进程的加速和建筑技术的不断创新，钢结构作为一种重要的建筑材料，被广泛应用于各类建筑物的构建中，如高层建筑、大型桥梁、体育场馆等。钢结构具有高强度、高稳定性和抗腐蚀等优点，在建筑工程领域中扮演着不可或缺的角色。随着建筑结构规模的不断扩大和复杂化，钢结构的安全性和稳定性问题日益凸显，如钢材腐蚀、焊接质量不合格、材料疲劳等，这些问题可能会对建筑物的结构完整性和使用安全性造成严重影响，甚至引发灾难性后果。传统的检测方法往往效率低下、准确性不高，并且容易受到外界环境的限制，难以满足现代建筑工程的需求。因此，深入研究钢结构检测技术的运用，对于提升建筑工程的质量、安全性和可持续发展具有重要意义。

2 目前常用的钢结构检测技术

2.1 超声波检测技术

超声波检测技术是根据超声波在材料中传播时被材料内部的缺陷或界面所反射、散射、衍射等现象而产生的一种常用于钢结构检测的非破坏性检测方法。在进行钢结构检测时，要选择频率适宜的超声波探头，一般选择1MHz到10MHz的频率范围，从而达到检测不同深度、大小缺陷的目的。

图1：超声波检测技术应用

在实际检测过程中，超声波从探头发射后，会依次经历材料的传播、反射、折射等过程。当超声波遇到材料内部的缺陷或界面时，会部分被反射或散射回来，这些反射信号会被探头接收并传输给信号处理系统进行分析。根据反射信号的强度、时间延迟和波形等特征，可以判断出材料内部的缺陷类型、位置、尺寸以及形态等信息。通过对这些信息的分析和识别，可以及时发现并评估钢结构中存在的缺陷、裂纹、疲劳等问题，为后续的维护和修复工作提供科学依据。

2.2 磁粉探伤技术

磁粉探伤技术是以磁粉在磁场作用下对物质表面的缺陷部位产生吸附和聚集，从而形成可见的磁粉集合区为原理，常用于钢结构检测的一种非破坏性检测方法。在进行钢结构检测时，将一层干燥的磁粉涂覆在待检测的钢表面，或者在表面直接撒上磁粉。然后通过电磁铁或永久磁铁产生磁场，在靠近钢结构表面的地方产生一定强度的磁场。当磁场作用于钢结构表面时，磁粉会在这些地方聚集形成磁粉集合区，如果有缺陷或表面瑕疵，如裂纹等。

图2：磁粉探伤技术原理

检测人员在磁粉集合区域形成后，通过目视或使用特定的照明设备来观察磁粉集合的情况，以初步判断钢结构表面的缺陷类型位置形态及大小等信息，从而对其质量有一个初步的认识，并对后续加工有一定的指导作用。

2.3 X 射线检测技术

X 射线检测技术是一种常用于钢结构检测的非破坏性检测方法，其原理基于 X 射线在材料中的穿透和吸收特性。一般只需将待检测的钢结构置于 X 射线发射器和检测器之间，通常将待检测部位置于 X 射线发射器的射线束路径上。然后，通过控制 X 射线发射器产生一定能量和强度的 X 射线，X 射线穿透钢结构表面并被内部物质吸收或散射。在材料内部存在缺陷或密度不均匀的区域时，X 射线的穿透性会发生变化，从而在检测器上形成不同的射线强度图像。

在X光探测中，探测人员会对通过物质的X光强度进行捕捉和记录，并将其转化为处理和分析的数字信号。对钢结构内部存在的缺陷、裂纹、焊接质量等问题，通过对X射线图像的解读分析，可以清晰地观测到，从而为后续的检修、复原提供准确的技术指导。

3 各项技术的优缺点及适用场景

3.1 超声波检测技术的优缺点及适用场景

超声波检测技术作为一种非破坏性检测方法，在钢结构检测领域有着广泛的应用。下表列出了超声波检测技术的优缺点，并给出了其适用场景的具体案例。

表1：超声波检测技术的优缺点

用场景的具体案例：

焊接接头质量检测：在焊接处的质量检测中，超声波检测技术的应用十分广泛。举例来说，在汽车制造行业中，焊缝的好坏对汽车的安全性、耐久性都有直接的影响。超声波检测技术可以对焊缝中的气孔、夹杂物、裂缝等缺陷进行快速、准确地检测，为控制焊接质量提供了可靠的技术手段。据统计，焊接接头质量检测采用超声波检测技术，能使缺陷检测准确率提高到95%以上，因焊接质量问题引起的产品质量事故率大大降低。

钢桥梁结构检测：除对已有的结构进行常规检测外。随着技术发展运用超声波检测技术进行结构的安全考核与维护工作也日益普及。如长期受力作用使钢桥梁易受锈蚀作用；疲劳裂纹等影响其使用安全性的问题。超声波检测可迅速准确识别桥梁结构中的瑕疵与隐患。通过定期检测，可以使缺陷探测精确度提高至98%以上从而有效地提高钢桥梁的使用安全可靠度。采用该种检测方式既提高检测效率更提升检测精确度。因此该种检测手段是钢桥梁结构设计检测的有效途径。

3.2 磁粉探伤技术的优缺点及适用场景

优点：磁粉探伤技术可以发现表面微小到0.1毫米的裂纹，从而保证了检测的准确可靠。不需要复杂的设备和专业技能，操作比较简单，适合现场执行，人力成本和时间成本都有所降低。对于各种预算大小的项目来说，相对较低的设备和材料成本提高了测试的经济性和实用性。能及时发现问题，并提供后续处理的指导，降低了事故发生的成本，也降低了修复的费用。

缺点：磁粉探伤技术对于埋藏在内部较深的缺陷，只能在钢结构表面或近表面探测到缺陷而无能为力。钢结构的表面一定要干净、平整，而且一定要严格要求焊接面的处理，不然的话对检验结果的准确度会有影响。由于增加了一定的操作限制，需要在适宜的环境中进行，如湿度、温度等环境条件都会影响检测效果。基于磁粉的吸附特性，磁粉探伤技术限制了其适用范围，对非磁性材料无效。

具体案例：

在成都瑞华大厦的建筑维护中，工程师们使用磁粉探伤技术对其主要支撑结构进行检测，在检测过程中发现主梁焊接接头表面有一处微小但深入的裂纹，于是立即采取了相应的修复措施，避免了潜在的结构安全隐患并确保了建筑物的稳定性和安全性，这一案例充分展示了磁粉探伤技术在建筑结构维护中的重要作用和及时发现潜在问题以及保障建筑结构安全方面的价值所在。因此，对建筑结构进行经常性的磁粉探伤检测，对保障建筑结构的安全至关重要。

3.3 X射线检测技术的优缺点及适用场景

优点：X射线探测技术灵敏度高，精确度高，可探测细微瑕疵及变化，为结构的卫生状况提供可靠的考核依据。它适用于包括金属、混凝土等在内的各种材料，并能全面、彻底地检测材料内部的各种材料。X射线探测过程可以实现对复杂结构的探测，无需与被测物质直接接触，并实时呈现探测结果，帮助发现问题并及时采取相应措施。在适用场景上，为保证产品质量和工程安全，在建筑工程、航空航天、汽车制造等领域广泛应用了X射线检测技术。

缺点：X射线探测设备成本较高，且操作人员需要经过专业训练，成本和人力投入都有所增加。X光探测会产生辐射，对操作者及周围环境的安全保护需要严密的安全措施。X射线探测的适用范围受材料密度和厚度的限制，可能会影响其穿透力和探测效果，适用于较厚或密度较大的材料。因此，选择适合自己的检测方法和设备，需要在实际应用中综合考虑各方面因素。

具体案例：

阿拉斯加大桥检测：在美国阿拉斯加州，为保证其结构的稳固和安全，定期检测一座大型钢结构桥梁，名为“肯尔桥”。在桥梁关键部位、主梁连接处以及焊接接头等部位广泛使用X射线检测技术，对可能存在的隐患和缺陷进行检测。工程师们通过X光探测，对桥体表面、内部出现的裂缝、焊缝等问题进行了快速、准确地发现，并及时采取措施进行修复，确保了桥体长时间的安全运行。

4 结语

本文围绕着钢结构检测技术展开，主要介绍了三种常用的非破坏性检测方法：超声波检测技术、磁粉探伤技术和 X 射线检测技术。超声波检测技术以其高灵敏度、实时性和适用于各种结构的优势，被广泛应用于钢结构的表面和内部缺陷检测。磁粉探伤技术虽然操作简便、成本较低，但受限于只能检测表面缺陷等局限性。X 射线检测技术具备全面检测、高灵敏度的特点，但设备昂贵、辐射安全等问题也需要重视。在实际应用中，针对不同的场景和要求，需综合考虑各项因素，选择合适的检测方法。

参考文献

[1]李康.建筑工程钢结构检测的技术运用研究[J].百科论坛电子杂志,2021:1(2885).

[2]王萌.建筑工程钢结构检测的技术运用[J].房地产导刊,2020:85.

[3]谢明宏.建筑工程钢结构检测的技术运用[J].城市周刊,2021:2(30-31).