浅议建筑钢结构焊缝的无损检测

浅议建筑钢结构焊缝的无损检测

汤正春

汤正春

扬州市亚远无损检测有限公司225200

摘要：近年来，钢结构技术在高层建筑中的应用越来越广泛.本文主要介绍了建筑钢结构工程，论述了焊接无损检测技术在钢结构中的应用。

关键词：钢结构工程；特点；焊缝无损检测

随着城市高层建筑的兴起，钢筋混凝土结构已不再是建筑工程中唯一的建筑结构形式。钢结构作为一种新型建筑结构，具有许多特点。钢结构强度高，承载能力强，抗震性能好，制作安装速度快，在高层建筑中具有明显的优势。近年来，钢结构技术在高层建筑中的应用越来越广泛.然而，焊缝质量的好坏直接影响到整个结构的安全，因此焊缝质量的检测就显得尤为重要。本文主要介绍了钢结构，重点介绍了无损检测技术在钢结构中的应用。

一钢结构概述

长期以来，我国的建筑结构主要是钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构具有耐火性好、造价低、承载能力强、耐久性好等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用。然而，钢筋混凝土结构的重量大，施工费时费力，易受天气影响，混凝土易出现裂缝，修复麻烦较大。随着国家炼钢和炼钢技术的发展，钢结构在建筑中逐渐出现，钢结构的强度、韧性和塑性较好。与钢筋混凝土结构相比，钢结构的重量明显减轻，具有良好的抗震性能、高的延性和韧性、高的工业装配性，在高层建筑、大跨度体育场馆、桥梁等建筑中有着显著的优势。

具体来说钢结构具有以下优点：①材质均匀。钢的内部成分接近各向同性，材料均匀，钢在应力作用下的状态与工程力学的计算结果吻合较好，是一种理想的弹性材料。②钢材的塑性和韧性好。当钢结构承受较大的外力荷载时，钢材能实现局部峰值应力的再分布，从而使钢结构的内应力变化更加平缓，结构的断裂不会因应力的突然增大而引起。此外，钢的延性和韧性较好，能够适应较大的动载荷。在地震作用下，结构的弹性变形和塑性变形可以吸收部分振动能量，从而有效地改善建筑物的抗震性能。③结构强度高、自重轻。一般情况下，钢构件的截面面积小于混凝土结构，这意味着钢结构的有效使用面积有所增加。另外，通过研究和比较发现，相同楼面数、等高钢结构的自重约为混凝土结构自重的1/2～3/5左右，轻型建筑结构的自振周期较低，这对提高建筑物的抗震性能有很大帮助。而建筑结构的重量轻，对建筑基础的要求相对较低，施工单位在基础中的施工成本会降低；④钢结构的制造周期短、施工速度快。大部分钢结构构件都是在工厂生产的，现场施工只需焊接和装配。在钢筋混凝土结构施工中，模板的安装和拆卸是必要的，而在钢结构建筑中，钢结构承担着结构荷载和施工荷载的双重作用，施工完成后不需要拆装，能有效缩短工期，降低施工成本；⑤结构造型美观，可塑性强。钢的塑性相对较强，与钢筋混凝土结构相比，在实际建筑造型中更容易产生各种空间图像。我国有许多典型的钢结构建筑，如水立方、鸟巢、广州歌剧院等，其造型新颖、美观，难以实现其他建筑结构；⑥建筑施工过程中污染较小。在钢结构建筑施工过程中，产生的粉尘、废气和建筑废弃物远远少于混凝土结构，可以有效地减少对周围环境的污染。此外，钢也是一种可回收的材料。

二建筑钢结构无损检测技术

焊接技术是连接钢构件的重要方法之一。焊接质量的好坏直接影响到钢结构在焊接过程中的安全性。在焊接过程中，经常会出现各种焊接缺陷等问题，严重影响焊接质量。一般情况下，焊缝缺陷可分为内部缺陷和表面缺陷，如熔渣夹杂、气孔、裂纹、非焊缝熔深、不熔合等，而边缘咬合、表面气孔、烧蚀等问题属于表面缺陷。为了有效地确定焊缝缺陷的危害，在实际施工过程中通常采用无损检测技术对焊缝质量进行检测，检测结果清晰明了。

顾名思义，焊缝无损检测技术就是在不损坏焊缝的情况下检查焊缝是否有缺陷。本文详细介绍了射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤和渗透探伤等常用的无损检测技术。

射线检测主要有X射线和γ射线两种，在实际测试过程中，光线穿透被测物体各部分的结构时，会出现不同强度的衰减。通过检测衰减的程度，可以检测材料中的间隙。通过待测材料吸收辐射，将吸收的射线投射到薄膜上，形成薄膜，发现物体厚度的变化，即内部缺陷。这些信息可以用来判断焊接缺陷的危害和焊接质量的等级。这种检测方法简单明了，但设备携带不便，辐射危害人体健康。

物体内部结构不同，声学特性也不同，它们影响超声波的传播。超声检测是超声检测中最常用的方法之一，适用于平面缺陷的检测。仪器携带方便，检测效率高。然而，实际的检测过程很容易受到材料表面粗糙度、检验人员的技术和经验、焊缝成形状况等因素的影响，且这种检测方法的缺陷表达不够直观。

磁粉探伤是指铁磁性材料的磁化会产生磁感应强度，从而导致磁力线密度的增加。当材料由于焊接缺陷和材料质量而出现不连续时，磁力线会发生变形，材料表面会被溢出。该方法灵敏度高、速度快、成本低，但只适用于铁磁材料。材料内部的缺陷很难发现，检测结果会受到材料尺寸、形状等因素的影响。部分工件应在检查完成后进行退磁处理。

渗透探伤是另一种常见的焊缝无损检测方法，在检测过程中，将含有荧光染料或着色染料的渗透液应用于零件表面。经过一段时间后，表面的开放表面缺陷将渗透到渗透溶液中。去除材料表面的过量渗流，在零件表面涂抹成像剂，缺陷中的残余渗透液将被再渗透到成像剂中。在紫外光或白光作用下，缺陷会清楚地显示渗透液体的痕迹。该方法适用于各种材料，易于检测，无需电源，缺陷直接显示，但检测精度和深度不够，检测完成后应做好清洗工作。

除了上述几种检测技术外，超声波数字及成像技术、磁记忆检测技术等也开始广泛应用于钢结构建筑焊缝检测技术之中。

三无损检测技术在建筑钢结构中的应用及存在的问题

钢结构无损检测技术在钢结构建筑中得到了广泛的应用，对接及角接焊缝是钢结构施工中常见的构件焊缝。普通钢结构建筑一般采用钢柱，钢梁的翼缘板和端板、柱体或梁体的连接部分为角焊缝，母材的焊接接头为对焊，这些焊缝的内部缺陷检测通常采用超声波检测方法。根据相关检测标准，当建筑板厚度大于8mm（或管道曲率半径较小）时，采用超声波探伤方法对内部缺陷进行检测。当钢板厚度小于8mm（或管道曲率半径较大）时，采用磁粉探伤和穿透检测两种检测方法的深度较小，但由于设计要求或雇主的要求，需要采用超声波探伤方法对厚度小于8mm的焊缝进行检测。这种情况必须采用特殊的方法进行检验，钢桁架与分支管的相交线焊缝通常是通过在特定厂家定制小管径探头来检测的，结合工件与其他因素的实际连接，对焊缝缺陷进行准确的分级和评定。在实际的焊缝检测过程中，如果超声波检测不能准确定位缺陷，可以采用射线检测的方法。在我国目前钢结构焊缝无损检测过程中，射线探伤应用较少，只能检测出最重要的构件。

四结束语

本文详细介绍了钢结构的特点和常用的焊缝无损检测技术，并简要分析了钢结构施工过程中焊缝无损检测技术的应用现状。仅为相关技术人员的工作提供参考。

参考文献：

[1]建筑钢结构超声波探伤研究[J].梁志昌.城市建筑.2013（14）

[2]浅谈超声波探伤在多层建筑钢结构焊缝中的运用[J].桑治国.中国科技信息.2005（10）

[3]超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用[J].卢琴玉.福建建材.2011（04）