无损检测技术在建筑钢结构工程质量控制中的应用

1、河南省根本建设科学实验研究院 冯 俊 英 UT、 MT、PT-级RT-级Tel83111 建筑钢结构工程现状 近20年来，由于国家的大力支持和市场的旺盛需求，我国钢结构开展迅猛，被称为建筑行业的“朝阳产业。各类钢结构企业应运而生，但专业技术人员相对匮乏，工程质量控制水平低下，以至于在一些钢结构工程中出现了严重的技术经济不合理现象，甚至造成了许多工程质量事故，损失沉重 (以下图：雪压塌的河南某厂房实景 。2 无损检测方法的重要性 建筑钢结构的平安性和可靠性源于设计，其自身质量那么源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建筑钢结构的平安性和可靠性一般有三种方式：模拟

2、实验；破坏性实验；无损检测。模拟实验是按一定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等，模拟在其运行环境中的工作状态，测试、评价建筑钢结构的平安性和可靠性。模拟实验能对建筑钢结构的整体性能作出定量评价，但其本钱高，周期长，工艺复杂。 破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。破坏性实验具有检测结果精确、直观、误差和争议 性比较小等优点，但破坏性实验只适用于抽样，而不能对全部工件进行实验，所以不能得出全面、综合的结论。无损检测那么能对原材料和工件进行100%检测，且经济本钱相对较低。焊接作为建筑钢结构主要连接方式之一，其质量的好坏对整个工程起着举足轻重的作用。国内钢结构方面的

3、专家对 2021年汶川大地震中钢结构工程的破坏形式总结如下：1框架节点区的梁柱焊接连接破坏；2竖向支撑的整体失稳和局部失稳；3柱脚焊缝破坏及锚栓失效。 由以上原因可以看出控制焊缝质量的关键所在。焊缝质量分为：外观缺陷、焊缝尺寸、外表缺陷、近外表缺陷和内部缺陷。其中外观缺陷、焊缝尺寸主要用量具、目视来检验，外表缺陷、近外表缺陷和内部缺陷的检验那么主要通过无损检测来完成。3 无损检测概述 无损检测Nondestructive Testing,缩写为NDT，就是研发和应用各种技术方法，以不损害被检对象未来用途和功能的方式，为探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分，测量几何特征，而对材料和

4、零部件所进行的检验、检查和测试。根据物理原理的不同，无损检测方法多种多样。建筑钢结构工程中最普遍采用的有渗透检测(PT)、磁粉检测MT、射线照相检测RT和超声检测UT。其中，射线照相检测和超声检测主要用于检测内部缺陷，磁粉检测主要用于检测外表和近外表缺陷，渗透检测只能用于外表开口缺陷。4 常用无损检测方法的原理、适用范围及优缺点4.1渗透检测液体渗透检测Liquid Penetrant Testing，PT是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料外表开口缺陷的无损检测方法。简称渗透检测。渗透探伤剂将渗透液借助毛细管作用渗入工件的外表开口缺陷中，用去除剂去除掉外表多余的渗透液，将显像剂喷涂在被检外表

5、，经毛细管作用，缺陷中的渗透液被吸附出来并在外表显示。渗透检测的根本步骤：预处理、渗透、去除、枯燥、显像和后处理。渗透操作步骤图片操作步骤图片渗透检测方法：荧光渗透检测和着色渗透检测。渗透检测适用于外表裂纹、折叠、冷隔、疏松等缺陷的检测，被广泛用于铁磁性和非铁磁性锻件、铸件、焊接件、机加工件、粉末冶金件、陶瓷、塑料和玻璃制品的检测。在建筑钢结构工程中主要用于锻件、铸件、焊接件和奥氏体不锈钢的外表开口缺陷的检测。渗透检测在使用和控制方面都相对简单。渗透检测所使用的设备可以是分别盛有渗透液、去除剂、显像剂的简单容器组合，也可以是复杂的计算机控制自动处理系统。渗透检测的主要优点是：显示直观；操作简单

6、；渗透检测的灵敏度很高，可检出开口小至1m的裂纹。渗透检测的主要局限是：它只能检出外表开口缺陷；粗糙外表和孔隙会产生附加背景，从而对检测结果的识别产生干扰；对零件和环境有污染。渗透检测的应用4.2磁粉检测磁粉检测Magnetic Particle Testing，MT是基于缺陷处漏磁场与磁粉的相互作用而显示铁磁性材料外表和近外表缺陷的无损检测方法。当被检材料或零件被磁化时，外表或近外表缺陷处由于磁的不连续而产生漏磁场；漏磁场的存在，亦即缺陷的存在，借助漏磁场处聚集和保持施加于工件外表的磁粉形成的显示磁痕而被检出；磁痕指示出缺陷的位置、尺寸、形状和程度。 固定式磁粉探伤机多功能磁粉探伤机电磁轭施

7、加于工件外表的磁粉可以是干磁粉，也可以是置于载液例如水载液、油基载液和乙醇载液中的湿磁粉。磁粉检测的根本步骤是：预处理、磁化工件、施加磁粉或磁悬液、磁痕分析与评定、退磁和后处理。磁粉检测可发现的主要缺陷有：各种裂纹、夹杂含发纹、夹渣、折叠、白点、分层、气孔、未焊透、疏松、冷隔等。磁粉检测的主要优点是：显示直观；检测灵敏度高，可检测开口小至微米级的裂纹；设备简单主要设备为磁粉探伤机，操作简便，结果可靠，价格廉价；磁粉检测的主要局限是：只能检测铁磁性材料的外表和近外表缺陷，而不适用于非铁磁性材料。某些应用中，还要求探伤之后给被检件退磁 。4.3射线照相检测射线照相检测Radiographic Te

8、sting，RT是基于被检件对透入射线无论是波长很短的电磁辐射还是粒子辐射的不同吸收来检测零件内部缺陷的无损检测方法。由于零件各局部密度差异和厚度变化，或者由于成分改变导致的吸收特性差异，零件的不同部位会吸收不同量的透入射线。这些透入射线吸收量的变化，可以通过专用底片记录透过试件未被吸收的射线而形成黑度不同的影像来鉴别。根据底片上的影像，可以判断缺陷的性质、形状、大小和分布。射线照相检测主要适用于体积型缺陷，如气孔、疏松、夹杂等的检测，也可检测裂纹、未焊透、未熔合等。工业应用的射线检测技术有三种：X射线检测、射线检测和中子射线检测。其中使用最广泛的是X射线照相检测，主要设备是X射线探伤机，其核

9、心部件是X射线管，常用管电压不超过450kV，对应可检钢件的最大厚度约7080；当采用加速器作为射线源时，可获得数十兆电子伏的高能X射线，可检测厚度500600的钢件。 射线照相检测的主要优点是：可检测工件内部的缺陷，结果直观，检测对象根本不受零件材料、形状、外廓尺寸的限制；主要局限是：三维结构二维成像，前后缺陷重叠；被检裂纹取向与射线束夹角不宜超过10，否那么将很难检出。射线的辐射生物效应可对人体造成损伤，必须采取妥善的防护措施；本钱高，要有高素质的操作和评片人员。4.4超声检测超声检测Ultrasonic Testing，UT是利用超声波常用频率为0.525MHz在介质中传播时产生反射的性

10、质来检测缺陷的无损检测方法。超声波探伤机对透过被检件的超声波或反射的回波进行显示和分析，可以确定缺陷是否存在及其位置以及严重程度。超声波反射的程度主要取决于形成界面材料的物理状态，而较少取决于材料具体的物理性能。例如：在金属/气体界面，超声波几乎产生全反射；在金属/液体和金属/固体界面，超声波产生局部反射。产生反射界面的裂纹、分层、缩孔、发纹、脱粘和其他缺陷易于被检出；夹杂和其他不均匀性由于产生局部反射和散射或产生某种其他可检效应，也能够被检出。具体检测方法主要有脉冲回波法和超声穿透法，其中以超声脉冲回波法应用最广。根本的缺陷显示方式有三种：显示缺陷深度和缺陷反射信号幅度的A型显示A扫描、显示缺陷深度及其在纵截面上分布状态的B型显示B扫描、以及显示缺陷在平面视图上分布的C型显示C扫描。A型显示A扫描B型显示B扫描C型显示C扫描超声检测的主要优点是：适用多种材料与制件的检测；可对大厚度件如几米厚的钢件进行检测：能对缺陷进行定位；设备轻便，可现场检测。主要局限是：常用的纵波脉冲发射法存在盲区，外表与近外表缺陷难以检测；试件形状复杂对检测可实施性有较大影响；为耦合传感器，要求被检面光滑。要有参考标准。检测者需要较丰富的实践经验。5 小结综上所述，每种无损检测方法的原理和特点各不相同，且适用的检测对象也不一样。在建筑钢结构的行业中