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钢结构无损检测中超声波探伤技术的应用周波

发表时间：2020/1/8 来源：《建筑学研究前沿》2019年20期作者：周波

[导读] 本文将对其技术重要性以及相关原理进行分析，希望能够推动我国钢结构的不断发展。

江苏先锋钢结构工程有限公司江苏淮安 223005
        摘要：当前钢结构被广泛应用在建筑工程中，提高了整个建筑工程的质量，也提升了建筑施工中的难度。很多施工团队通过加强技术和施工方法来提供钢结构质量，同时为了更好的提升建筑施工的有效性，需要对整个钢结构进行无损检测，其中超声波检测探伤技术已经被普遍应用。本文将对其技术重要性以及相关原理进行分析，希望能够推动我国钢结构的不断发展。
        关键词：钢结构；无损检测；超声波探伤技术；创新；应用


一、无损探伤定义及产生背景
        1.1无损检测的定义
        所谓无损检测，从字面意思上讲就是在不损伤被检测对象内部组织的情况下进行检验焊接的可靠性。利用现代技术手段和先进设备，对焊接内部质量，结构进行检测。经济日益发展的今天，无损检测技术依靠科技的进步而不断发展。发展前期，无损检测技术主要在工业范围内应用，但是随着经济的发展，将无损检测技术引入钢结构产品中很有必要。
        1.2无损检测的背景及发展
        无损探伤 NDI，无损检验 NDT，无损评价 NDE 这三个方面是无损检测技术发展以来经历的三个阶段，代表着无损检测技术发展以来的整体性和系统性。到现在为止，我们一般把这些叫做无损检测 NDT。无损探伤就是不破坏原有基础，通过技术手段将问题找到。无损检验通过成果和数据进行分析评估。无损评价是对问题作出判断，检测出需要检修的时间并且与安全性一同作出结论。这些结论的展示我们可以看出，DNE可以概括其他两项的内容。无损检测对于工业发展的安全性和效率都起到了积极作用。
        二、钢结构无损检测的重要性
        当前钢结构在建筑施工中十分重要，如果钢结构出现损伤，可能会影响到整个建筑的安全性。在很多桥梁和高层建筑中都大量应用钢结构，如果桥梁和建筑中不能使整个结构达到基本的质量要求，那么如果受到了极端恶劣天气的影响和人为等压力的破坏，可能会使整个结构的内外产生损坏，也使内部结构产生损伤，这样容易导致安全事故，也会引发人们的经济损失，社会和人们的正常生命安全都受到威胁。所以，对于钢结构的前期无损检测是非常重要的。同时在建筑和桥梁之外，我们在很多汽车、火车轨道中都能广泛地见到钢结构，通过对其无损检测能够有效的避免安全事故时，安全性能得到提升。
        三、无损探伤的种类及优缺点
        无损检测技术发展以来，我们采纳了很多的方法对钢结构产品进行检测，也在实践中更新了一些实用的检测方法。对于这些有效的方法，我们大致可以将其列举如下：
        3.1目视检测对于我们技术不是很发达的时候，目视检测是最方便最简单的检测方法。它适用的范围很广，原理也十分简便，就是利用眼睛对物体的反射成像。这一方法范围广，减少了培训的时间，方便上手实践。但是利用人眼观察很难发现表面之下的问题，如果产品的中间出现裂纹，是不可以被发现的。这也是人眼观察最致命的缺点，给日后的运行带来很多隐患。
        3.2 射线探伤法
        3.2.1当射线通过物体时会出现吸收和射散，如果物体内部有裂纹的话可以通过技术手段检测出来。这就是射线探伤法。目前我们使用最多的是将胶片作为记录源。将胶片放置在需要探测的后面，进行射线曝光，在这个过程中射线通过材料在胶片上形成阴影。最后我们将胶片进行显影等操作。我们根据底片的阴影程度和图像来判断是否存在缺陷。如果结构中存在裂纹那么在吸收射线的时候就会不连续，形成图像的面积缺陷等情况。

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        3.2.2这种方法可以用在很多材料上，焊接材料和组合材料都可以使用。利用底片成像的方式可以清晰的观察到材料内部状态。而且底片作为实际材料可以进行保存。这种直观、真实、可追踪的检测方法受用很广。但是在我们检测较厚的材料时射线不容易透过，或者成像不准确。检测的时间较长，成本高，对于角焊缝效果不好。射线对人体的危害也是很大的，不适合长时间操作。
        3.3 超声波检测
        3.3.1除了上面说到的射线检测，还有利用现代技术通过材料内部的检测方法：超声波检测。一种利用频率超过 20KHz 的特殊声波进行检测的方法，兼具传统声波传输的反射、折射等物理特征。其用途广泛，对于材料本身没有任何损伤，而且可以实时监测。将超声波通过材料传回的信息进行材料缺陷的定位识别，这种方法简便易行，而且准确度高。
        3.3.2超声波检测利用的是高频率脉冲在材料中形成的界面反射。进行这种操作时，环境要求声音的传播性好，因为超声波就是人耳听不到的频率在材料中反射。而且被检测材料需具备形状不复杂，表面粗糙度适合等特点，对于一些表面粗糙的材料可能会影响判断。这种检测可适用于很多材料，提供准确的检测结果。但是这种方法只是通过成像，不能保存成记录。
        3.4 磁粉检测
        对于有些可以吸引磁粉的材料，我们叫做磁体。将没有磁性的物体变得具有磁性叫做磁化，那些被磁化的材料叫做磁化材料。磁化材料的磁感应非常强烈，对于存在缺陷的材料，我们在钢结构产品上放上磁粉后会形成磁粉的堆积，也叫磁痕。我们通过对磁痕的观察推测材料中的问题。这样的检测方法材料简单，成本廉价，效果迅速，灵敏度高，适合广泛使用。但是和射线检测一样，不适合厚的材料，仅仅局限于表层的缺陷检测，而且对于有磁性的工件有一定的影响。除了这些检测方法，还有渗透检测、涡流检测等很多方法，虽然各有各的好处，但是也都有缺点。我们需要将优点运用好，掌握缺点形成的原因，尽量避过使用时可能发生的缺点。使无损探伤技术在钢结构产品的应用中展现出有效的一面。
        四、超声波无损探伤方法的应用
        因超声波探伤探测深度深、距离大、重量轻并且探伤的装置比较小，因此，检测的速度也比较快。通常情况下，超声波探伤不会要求给出准确的缺陷性质以及缺陷类型，但是，在长时间的实践后，会通过这种声波来掌握不同波线的规律，后按照焊接材料的类型以及焊接结构的类型，对缺陷损伤的严重程度进行判断。
        4.1初步探伤。在接收到探伤任务后，首先应该对图纸中的焊接质量技术提出相应的要求，要按照验收钢结构的标准来执行各项操作，避免存在盲目操作的行为。同时要掌握多方面的专业知识。如果要求钢结构的焊接质量等级为一级时，可以评定钢结构等级为二级的质量操作，确保超声波探伤技术的充分使用，以此类推，直到质量标准等级是三级时。在完成初步探伤作业时，应该重点掌握示波屏上的回波信号，如果出现有超出评定线的回波，此时，就需要做好相应记录，给下一步定量缺陷奠定良好的基础。
        4.2精确探伤。这种探伤方法应该确保探伤的精确度，具体方法的使用和初步探伤一致，只是需要放慢整个操作过程，仔细检查探伤的整个过程，避免出现漏测问题。如果第一次检测时发现了缺陷，第二次也需要进行再次检测，找到导致缺陷出现的最高的回波束，做好相应的记录，这样一来，也有利于改进缺陷情况。探伤时应该注意，需要根据每条焊缝的长度百分数来计算探伤的比例。面对需要局部进行探伤的焊缝，如果这些焊缝是允许存在的，此时，应该在该缺陷的两端位置处增设探伤长度，并且要保障增加的探伤长度大于 10%。在具体落实探伤工作时，应该准确掌握钢材的结构特征，对每次的缺陷进行精准判断。
        结束语
        无损探伤技术在工业中的运用是十分广泛的，尤其在重工企业的钢结构产品检测中需要极其细致。技术的发展可能决定着我们工业的发展，将无损探伤技术研究出更准确更精密的方法，解决隐患，推进工业发展是我们努力的目标。
        参考文献
        ［1］刘香，胡锐．浅谈无损检测技术及其在设备工程中的应用［J］．职业，2010，（5）：120．
        ［2］崔翠．无损探伤缺陷的检测与识别［J］．科技与企业，2012，（23）：355．