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钢结构工程焊缝无损检测技术应用
摘要:随着钢结构工程应用范围越来越广,实际中需要做好焊缝检测工作,确保钢结构工程建设质量。因此,有必要做好钢结构工程焊缝检测工作。鉴于此,文中以钢结构焊缝为着手点,选择无损检测技术为对象,分析焊缝检测过程中无损检测技术的具体应用。
关键词:钢结构;焊缝;无损检测技术
在实际工程中,为避免被检测钢结构构件的强度性能受到损害,一般采用无损检测法,评估是否存在缺陷或不均匀界面,明确缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检构件的技术状态,如质量合格与否、使用周期等。无损检测法成本低、操作简单,检测精度能够满足质量控制标准。
1、钢结构工程焊缝无损检测技术的优势
钢结构强度高、塑性好、施工速度快,相较于钢筋混凝土结构具备成本优势,此类结构越来越多地应用在超高层、大空间、大跨度的工程中。钢结构在施工过程中受到诸多因素影响,为了保证施工质量安全可靠,需要对钢结构进行检测。目前钢结构检测技术主要分成两类,即破坏性试验和无损检测。破坏性试验虽然测试精准度高,但会对结构造成不可逆的影响,且无法检测整体结构。以往的检测方法通常为人工检测,依据工作经验和所学知识使用传统检测工具进行。人工检测无法保证检测结果的准确性,还有可能伤害到焊接结构导致后续试件环节出现严重问题,影响焊接工作的进程。而无损检测技术采用先进科技制作,具有成本低、易上手等优势,保障测量结果的精准性,且对焊接结构造成伤害较小,有利于后续工作进展,提供产品质量保障。
无损检测技术适用于全流程检测与定期检测钢结构,且对设备损伤较小,能帮助工作人员进行及时维修养护。通过对钢结构的定期检测,能够发现钢结构焊接处是否存在安全隐患,帮助工作人员及时进行维修养护。使用无损检测技术对钢结构焊接连接处进行定期检测可以避免出现安全隐患,并且能够获知缺陷处的损伤情况,精确测量缺陷处尺寸大小、凹陷深度、形状、具体位置等,根据缺陷的具体情况选择适当的修复方法,设备可得到科学合理养护,延长设备使用寿命,节约更换设备成本。
2、钢结构无损检测技术内容分析
2.1 直接观测法
作为最常采取的静态检测手段,直接观测法通过观测受检构件的形状规格,测量材料的力学强度,观察表面可视化损伤及裂缝,并进行剖析处理,得到构件及其相关组件的明显缺陷信息,进而阐述结构特征和可靠性等级。直接观测是国内相关行业使用的钢结构损伤鉴定与可靠性评价最常用的方法,这种检测方式操作简单,技术含量低,整个过程经济快速,能够迅速判断钢结构表面的气泡、裂纹、咬边、夹渣等常见问题。
2.2 射线检测法
射线检测法利用射线的穿透性和直线型,通常采用 γ 射线或 X 射线对构件焊接区域照射,射线穿透焊缝后照射在承接物上,一般是照相底片或荧光屏,再根据承接物上出现的缺陷形状、大小和数量,综合评价焊缝的质量并进行分类定级。
此方法普遍采用胶片作为记录源,射线材料透过在胶片上形成阴影,结构中的缺陷吸收射线的能力与其余部位不一致,这种差异清晰地反映在胶片上,依据图像即可判定缺陷的位置和外形信息。
2.3 渗透检测法
渗透检测法分为着色法和荧光法,区别在于涂覆在待测构件表面的渗透剂为含有染料的着色剂或荧光剂,在液体润湿与毛细管共同作用下,渗透剂逐渐渗入表面开口缺陷中。渗透过程完成后,清洗擦除构件表面多余的试剂,然后喷洒白色粉末或涂覆薄层显像剂。缺陷中的渗透剂在毛细作用下,被吸附并扩散到构件表面上,形成放大的缺陷图像,在暗处用紫外线灯(荧光检验法)或白光灯(着色检验法)照射表面,能够观察到缺陷的外形和位置。
2.4 超声波检测
声波在单一介质中传播时过程中,遇到介质过渡界面发生反射。超声波探伤检测利用超声波穿过金属材料过程中,在缺陷界面发生反射的特点,探测缺陷的位置和形貌。超声波束由探头自构件表面传播至内部,遇到缺陷与构件底面等介质变化界面时分别产生反射波,反射波信号由探头接收,在数字屏上形成脉冲波形,检测人员根据波形可以计算缺陷位置和大小。超声波探伤比 X 射线探伤具有更高的探伤灵敏度。其有操作灵活、成本低、效率高、无毒害等优点,但是要求工作表面平滑,条件比较苛刻。完整的声波传递和接收过程还要求被测构件具备足够的厚度,实际应用中,超声波探伤并不适用于薄板类型的构件检测。
3、钢结构无损检测技术的应用
随着检测技术的发展,无损检测方法趋于多样化,这要求相关人员具备丰富的经验,按照焊缝位置、结构形态及产品要求的精确度,采用适合具体工程的钢结构无损检测方法,以保障钢结构建筑的质量安全。
直接观测是最传统的检测方法,能够快速确定钢结构表面的可视缺陷,经济实用是其仍在实际工程中普遍应用的最重要原因,但局限性也非常明显,通过直接观测,全面且精准定位结构表面的缺陷,要求检测人员必须经验丰富且工作严谨,但结构内部的缺陷以及表面不可目视的微裂纹无法检测,只有运用先进的检测技术才能解决这些问题。
射线检测是定性定量最标准的无损检测技术,适宜检测内部体积型缺陷,如气孔和夹渣,但受制于射线照射方向,对于面积型缺陷的检出率较低。射线探伤机的价格高昂,而且射线本身对人体有损害,操作环境较为苛刻。
具备类似缺点的方法是渗透检测,其必要的检测试剂往往含有一定毒性,危害操作人员的健康,对检测构件的表面光洁度有较高要求,并不适用于多孔材料。但这种方法对于设备和人员技术水平的要求较低,并且几乎不受材料种类的限制,铜、铝和奥氏不锈钢等非磁性材料的钢材也可以采用渗透检测法直观呈现内外部缺陷。
磁粉检测能够检测微米级宽度的缺陷,对构件的形状、尺寸和表面粗糙度等没有任何要求。相较于其他几种方法,其检测周期短、效率高,因此常用于大批量的产品常规工艺检查。磁粉检测是观察表面磁粉变化进而判定缺陷的方法,无法判断缺陷的深度,因此在实际工程中不能用于定位内部缺陷,适宜检测磁性金属材质钢结构表层在3mm范围内缺陷。检测完成后,必须进行退磁处理,避免因内部磁场导致的结构应力变化。
对接焊缝是钢结构中缺陷集中的区域,焊缝缺陷构成十分复杂,对接方式、施焊方式和残余应力等诸多因素均会产生裂纹、气孔等质量缺陷。检测焊缝多采取超声波检测技术,根据工件的焊接类型绘制相应的DAC曲线和K值探头,控制扫描速度和幅度,可以实现较大厚度范围的钢结构构件内部缺陷检测。超声波检测设备轻便易携带,方便用于现场检测,其灵敏度高,能够精确检测内部微小缺陷的尺寸和深度,适用于金属、非金属、复合材料等多种构件的无损评价。但纵波脉冲反射存在盲区,难以定位表面和近表面缺陷。
结束语
综上所述,钢结构属于新式的建筑体系,具有较多的施工优势,也存在多样化的问题。在实际操作中,需结合工程的实际情况、构件的性质,组织专业化的技术人员,开展高效率检测。钢结构采取焊接的方法进行加固,可提升钢构件的承载效力,在具体实施过程中,应分析应力、荷载等外界条件,全面掌握各类信息数据,为焊缝处理奠定基础。
参考文献
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