郭莹 张韩
浙江科鉴检测校准有限公司 浙江杭州 310030
摘要：无损检测技术在钢结构焊缝检测中的应用，可以有效弥补人工目视焊缝外观缺陷检测中的不足，准确发现肉眼不可见的焊缝内部存在的质量隐患，提高钢结构焊接的质量控制水平，提高施工项目的安全性。不同的无损检测技术各有优缺点。应根据设计要求和被检测对象等选择合适的检测技术。
关键词：钢结构工程；焊缝无损检测；技术应用
1 无损检测技术的概念及主要特点
所谓无损检测技术，顾名思义，就是利用一些专业的、先进的技术手段和检测应用设备，在不损害被检测对象的性能和状态的情况下，对被检测对象进行一定目的的检测，通过检测来探索和发现被检测对象的质量问题。红外、超声波、电磁波和电磁感应是无损检测技术中常用的检测手段。无损检测技术的使用来检测被检测的对象不仅可以确定被测物体的具体缺陷信息,如位置、缺陷的性质和严重程度,还可以预测被检对象在未来一段时间的发展趋势等等。通过数据分析等手段获得检测结果。在钢结构工程焊缝检测中应用无损检测技术，是对钢结构工程焊缝进行探伤检测和做出评价的过程。完成这个过程后，检测人员能够获知钢结构焊缝的质量是否符合工程建设标准及需要。对钢结构焊缝进行检测的无损检测技术有很多种，目前应用较为广泛的是超声波无损检测技术。
2 钢结构焊缝连接的缺点
钢结构的焊接工程存在一些缺点，会导致焊缝缺陷的产生。首先，钢结构的焊接需要极高的温度，焊缝周围会形成一个“热影响区”。区内的温度变化和温度差会导致一些金相组织的变化和性能和晶粒的粗化，降低主要金属的韧性和塑性，表现为硬度增强但材料变得更加脆弱的情况。热影响区的影响范围并不是固定的，焊接时电流强度的差异和不同的焊接速度都会对主体金属造成影响，从而使主体金属面积存在的差别。其次，多数钢结构工程需要在现场对刚接节点进行焊接，钢柱和钢梁等钢结构构件安装偏差过大时有发生，导致钢结构构件之间对位缝隙较大造成焊缝过宽，容易形成更多的焊缝缺陷。再次，钢结构的焊接工艺与焊接工人的技术水平有很大关系，如果焊接工人的技术水平不高，使用的焊接工艺不合理，可能会对钢结构的焊接质量产生影响，无法保证焊缝质量从而导致焊缝缺陷的产生，如出现焊瘤、裂缝、咬边、夹渣、气孔、未熔合、未焊透等焊接缺陷。
3 应用钢结构工程焊缝无损检测技术的重要性
在建筑工程的施工中，往往需要对钢结构进行现场拼接。钢结构连接时，可采用刚接和铰接方法。焊接是钢结构刚接的一种常用方式。采用焊接连接钢结构可以使钢结构连接更加牢固、稳定。虽然采用钢结构焊接的方式有许多优点，但是焊接的操作过程比较复杂，对焊接技术水平也有一定的要求。有时候钢结构的焊缝部位会存在一些质量问题，依靠人工目测往往只能发现形变缺陷和表面缺陷，不能高度掌控焊接质量。利用无损检测技术检测钢结构的焊缝，可以及时查知钢结构焊缝中存在的缺陷，提高钢结构整体上的稳定性和牢固性，从而避免出现因为焊缝缺陷而产生的工程安全问题。传统的检测技术对于钢结构或多或少都会产生一些影响，而无损检测技术降低了这种影响，所以在检测过程后省却了后续的修复步骤，不仅缩减了工程施工流程，而且提高了建筑结构的安全性能。
4 钢结构工程焊缝无损检测技术种类
4.1超声波检测技术
超声波检测技术是一种应用广泛的焊缝无损检测技术，是指应用频率在20000Hz以上的机械波进行无损检测的方法，其应用原理是超声波在不同介质之间传播时，会发生反射和折射现象，所以在材料本身存在缺陷的情况下，由于声阻抗的差异，这就产生了声波的反射。在检测时需要运用专业仪器，通过超声探头向检测对象内部发射超声波，而后利用探头接收反射回波，并依据反射波在屏幕上的位置，以及波幅高低情况，最终完成对缺陷位置、大小的判断。
超声波检测技术常应用于钢结构工程焊缝无损检测，具有成本较低、准确性强、检测速度快、操作简单等优势。其不足之处在于检测结果缺乏直观性，无法直接反映缺陷情况，而是通过展示波形，需要操作人员根据自身经验、焊接方法和缺陷的位置作出判断，除非拍照，一般少有留下追溯性材料，并且容易受到材料自身品粒度、形状、缺陷方向、人为因素等条件影响。
4.2射线检测技术
射线无损检测技术也是一个常用的焊接缺陷的检测技术,主要使用x射线、γ射线等来检测焊缝内部质量。在射线通过焊接位置，能够使被检焊缝内部质量情况在胶片上呈现,直观显示焊缝缺陷的位置、大小和轮廓。其原理是当强度均匀的射线束透照射物体时，如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同，这样，采用一定的检测器（例如，射线照相中采用胶片）检测透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。实际应用当中，射线检测技术常用于具有高度封闭性大型钢结构工程的焊缝内部缺陷检测，比如钢箱梁、大型船体与锅炉工程等。该技术能够实现对缺陷形状的准确判断，并且能够长期保留底片，进行有效记录。在其应用过程中需要注意的问题为，射线的穿透力及入射角度对检测结果的影响较大，因此要求材料厚度在2～600mm之间。同时这种方法耗用的X射线胶片等器材费用较高，检测速度较慢，只宜探查气孔、夹渣、缩孔、疏松等体积性缺陷，能定性但不能定量，且不适合用于有空腔的结构，对角接、T接焊缝的检验敏感度低，不易发现间隙很小的裂纹和未熔合等缺陷。此外，射线对人体有害，需要采取适当的防护措施。
4.3磁粉检测技术
磁粉无损检测技术主要是通过钢材等铁磁性材料在磁化后形成磁场的原理进行焊缝缺陷检测。在铁磁性材料经过磁化作用之后，会使材料内部产生显著的磁感应，同时产生密集的磁感应线。如果此时焊缝存在缺陷，会造成磁感应线产生局部畸变，使其逸出材料表面形成漏磁场，对磁粉形成明显的吸附作用，而后操作人员将磁粉或磁悬液均匀分布于材料表面，由于焊缝缺陷位置存在漏磁场，能够吸附大量磁粉或磁悬液，形成局部聚集的现象，通过仔细观察即可准确判断缺陷大小及位置等。磁粉检测技术具备操作简单、结果准确直观、检测速度快、成本低等突出优势，是表面缺陷检测的首先方法。但它也存在明显的局限性，比如只能有效用于材料表面、近表面缺陷检测，只适用于铁磁性材料的检测，无法检测奥氏体不锈钢以及其他磁性较弱的材料。同时，对被检焊缝的表面光滑度要求高，对检测人员的技术和经验要求高，检测范围小检测速度慢等。
4.4渗透检测技术
渗透检测是指依靠毛细现象原理进行检测的无损检测技术，也称为液体渗透检测。在某一物体与液体进行接触时，如果物体自身存在缝隙，液体就会沿缝隙流动。因此在检测过程中，需要事先在焊缝表面涂抹渗透液，在焊缝表面存在缝隙和毛细管的情况下，渗透液进入缝隙内部，而后去除焊缝表面的渗透液，缝隙和毛细管内的渗透液无法得到去除，从而对缺陷作出有效显示。渗透检测又可划分为荧光渗透检测、着色渗透检测两种，在操作流程上也较为相似。比如在着色渗透检测过程中，应确保焊缝温度在10℃~50℃，表面照度在500Lx以上。渗透检测技术对于各类材料都具有较好的应用效果，能够十分直观地显示缺陷，检测过程受钢结构构件形状、大小、缺陷位置的影响较小。其局限性主要为无法进行内部缺陷的检测，只能检测表面开口的缺陷，并且对于细小缺陷的检测效果不良。
结束语：
钢结构工程焊缝无损检测对保证钢结构工程焊接质量具有重要意义。在具体应用中，需要在综合分析材料特性和工程要求的基础上，选择合适的检测技术。
参考文献：
[1]李仁龙，吴磊.钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究[J].价值工程，2016（30）：91-93.
[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（3）：60-61.
[3]周庆峰. 钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究[J].现代物业（中旬刊），2018（11）：65.
[4]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，（7）：58-59.
[5]梁万昌. 建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用探究[J].建材与装饰，2019，（7）：46-47.