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無損檢測技術(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的應(yīng)用

作者：劉春波 張丕龍    
時間：2010-08-14 11:26:13 [收藏]
摘要：通過對應(yīng)用于建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的幾種常規(guī)無損檢測方法的簡述，歸納了被檢對象所適用的不同無損檢測方法。為廣大工程技術(shù)人員和管理人員了解、學(xué)習(xí)、應(yīng)用無損檢測技術(shù)提供參考。 關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)；無損檢測
    關(guān)鍵詞：檢測技術(shù) 建筑
     
    1 前言
    建筑鋼結(jié)構(gòu)由于其強(qiáng)度高、工業(yè)化程度高以及綜合經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點，自上世紀(jì)90年代，特別是近年來得到了迅猛發(fā)展，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用等領(lǐng)域。由于一些重點工程，建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生了嚴(yán)重的質(zhì)量事故，如鄭州中原博覽中心網(wǎng)架曾發(fā)生了崩塌事故，所以建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性越來越受到重視。
    建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性源于設(shè)計，其自身質(zhì)量則源于原材料、加工制作和現(xiàn)場安裝等因素。評價建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性一般有三種方式：⑴模擬實驗；⑵破壞性實驗；⑶無損檢測。模擬實驗是按一定比例模擬建筑鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)格、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式等，模擬在其運(yùn)行環(huán)境中的工作狀態(tài)，測試、評價建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。模擬實驗?zāi)軐ㄖ摻Y(jié)構(gòu)的整體性能作出定量評價，但其成本高，周期長，工藝復(fù)雜。破壞性實驗是采用破壞的方式對抽樣試件的性能指標(biāo)進(jìn)行測試和觀察。破壞性實驗具有檢測結(jié)果精確、直觀、誤差和爭議性比較小等優(yōu)點，但破壞性實驗只適用于抽樣，而不能對全部工件進(jìn)行實驗，所以不能得出全面、綜合的結(jié)論。無損檢測則能對原材料和工件進(jìn)行100%檢測，且經(jīng)濟(jì)成本相對較低。

    無損檢測方法

     
    發(fā)生中的缺陷檢測
    發(fā)生后的缺陷檢測
    表面缺陷
    內(nèi)部缺陷
    上世紀(jì)50年代初，無損檢測技術(shù)通過前蘇聯(lián)進(jìn)入我國。作為工藝過程控制和產(chǎn)品質(zhì)量控制的手段，如今在核電、航空、航天、船舶、電力、建筑鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。無損檢測技術(shù)是建立在眾多學(xué)科之上的一門新興的、綜合性技術(shù)。無損檢測技術(shù)是以不損傷被檢對象的結(jié)構(gòu)完整性和使用性能為前提，應(yīng)用物理原理和化學(xué)現(xiàn)象，借助先進(jìn)的設(shè)備器材，對各種原材料，零部件和結(jié)構(gòu)件進(jìn)行有效的檢驗和測試，借以評價它們的完整性、連續(xù)性、致密性、安全性、可靠性及某些物理性能。無損檢測經(jīng)歷了三個階段，即無損探傷（Non-destructive Inspection，簡稱NDI）、無損檢測（Non-destructive testing，簡稱NDT）、無損評價（Non-destructive Evaluation，簡稱NDE）、無損探傷的含義是探測和發(fā)現(xiàn)缺陷。無損檢測不僅僅要探測和發(fā)現(xiàn)缺陷，而且要發(fā)現(xiàn)缺陷的大小、位置、當(dāng)量、性質(zhì)和狀態(tài)。無損評價的含義則更廣泛、更深刻， 它不僅要求發(fā)現(xiàn)缺陷，探測被檢對象的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)，還要求獲得更全面、更準(zhǔn)確的，綜合的信息，從而評價被檢對象的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命。應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的常規(guī)無損檢測方法有磁粉檢測（Magnetic Testing簡稱MT）、滲透檢測（Penetrate Testing，簡稱PT）、渦流檢測（Eddy current Testing簡稱ET）、聲發(fā)射檢測（Acoustic Emission Testing簡稱AET）、超聲波檢測（Ultrasonic Testing，簡稱UT）、射線檢測（Radiography Testing，簡稱RT）。在建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中，按檢測缺陷產(chǎn)生的時機(jī)，無損檢測方法可以按下圖分類。

     

     
    \
    2 檢測方法的簡述
    2.1 磁粉檢測（MT）
    2.1.1 原理
    鐵磁性材料被磁化后，產(chǎn)生在被檢對象上的磁力線均勻分布。由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生了局部畸變而產(chǎn)生了漏磁場，漏磁場吸附施加在被檢對象表面的磁粉，形成在合適光照下可見的磁痕,從而達(dá)到檢測缺陷的目的。
    2.1.2 適用范圍
    可以對鐵磁性原材料，如鋼板、鋼管、鑄鋼件等進(jìn)行檢測，也可以對鐵磁性結(jié)構(gòu)件進(jìn)行檢測。
    2.1.3 局限性
    僅適用鐵磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷檢測，對檢測人員的視力、工作場所、被檢對象的規(guī)格、形狀等有一定的要求。
    2.1.4 優(yōu)點
    經(jīng)濟(jì)、方便、效率高、靈敏度高、檢測結(jié)果直觀。
    2.2 滲透檢測（PT）
    2.2.1 原理
        在被檢對象表面施加含有熒光染料或著色染料的滲透液，滲透液在毛細(xì)血管的作用下，經(jīng)過一定時間后，滲透液可以滲透到表面開口的缺陷中去。經(jīng)過去除被檢對象表面多余的滲透液，干燥后，再在被檢對象表面施加吸附介質(zhì)（顯象劑）。同樣在毛細(xì)血管的作用下，顯象劑吸附缺陷中的滲透液，使?jié)B透液回滲到顯象劑中，在一定的光照下，缺陷中的滲透液被顯示。從而達(dá)到檢測缺陷的目的。
    2.2.2 適用范圍
      適用于非多孔狀固體表面開口缺陷。
    2.2.3 局限性
    僅適用于表面開口缺陷的檢測，而且對被檢對象的表面光潔度要求較高，涂料、鐵銹、氧化皮會覆蓋表面缺陷而造成漏檢。對檢測人員的視力有一定要求，成本相對較高。
    2.2.4 優(yōu)點
    設(shè)備輕便、操作簡單，檢測靈敏度高，結(jié)果直觀、準(zhǔn)確。
    2.3 渦流檢測（ET）
    2.3.1 原理
    金屬材料在交變磁場的作用下產(chǎn)生了渦流，根據(jù)渦流的分布和大小可以檢測出鐵磁性材料和非鐵磁性材料的缺陷。
    2.3.2 適用范圍
    適用于各種導(dǎo)電材料的表面和近表面的缺陷檢測。
    2.3.3 局限性
    不適用不導(dǎo)電材料檢測，對形狀復(fù)雜的試件很難應(yīng)用，比較適合鋼管、鋼板等形狀規(guī)則的軋制型材的檢測，而且設(shè)備較貴；無法判定缺陷的性質(zhì)。
    2.3.4 優(yōu)點
    檢測速度快，生產(chǎn)效率高，自動化程度高。
    2.4 聲發(fā)射檢測（AET）
    2.4.1 原理
    材料或結(jié)構(gòu)件受到內(nèi)力或外力的作用產(chǎn)生形變或斷裂時，以彈性波的形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射，也稱為應(yīng)力波發(fā)射。聲發(fā)射檢測是通過受力時材料內(nèi)部釋放的應(yīng)力波判斷被檢對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷程度的一種新興動態(tài)無損檢測技術(shù)。
    2.4.2 適用對象
    適用于被檢對象的動態(tài)監(jiān)測，如對大型橋梁、核電設(shè)備的實時動態(tài)監(jiān)測。
    2.4.3 局限性
    無法監(jiān)測靜態(tài)缺陷、干擾檢測的因素較多；設(shè)備復(fù)雜、價格較貴、檢測技術(shù)不太成熟。
    2.4.4 優(yōu)點
        可以遠(yuǎn)距離監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況和缺陷的擴(kuò)展情況，對結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性評價提供依據(jù)。
    2.5 超聲波檢測（UT）
    2.5.1 原理
    超聲波是指頻率大于20千兆赫茲的機(jī)械波。根據(jù)波動傳播時介質(zhì)的振動方向相對于波的傳播方向不同，可將波動分為縱波、橫波、表面波和板波等。用于鋼結(jié)構(gòu)檢測的主要是縱波和橫波。
    超聲波探傷儀激勵探頭產(chǎn)生的超聲波在被檢對象的介質(zhì)中按一定速度傳播，當(dāng)遇到異面介質(zhì)（如氣孔、夾渣）時，一部分超聲波反射回來，經(jīng)儀器處理后，放大進(jìn)入示波屏，顯示缺陷的回波。
    2.5.2 適用對象
    適用于各類焊逢、板材、管材、棒材、鍛件、鑄件以及復(fù)合材料的檢測，特別適合厚度較大的工件。
    2.5.3 局限性
    檢測結(jié)果可追溯性較差；定性困難，定量不精確，人為因素較多；對被檢工件的材質(zhì)規(guī)格，幾何形狀有一定要求。
    2.5.4 優(yōu)點
    檢測成本低、速度快、周期短、效率高；儀器小、操作方便；能對缺陷進(jìn)行精確定位；對面積型缺陷的檢出率較高（如裂紋、未熔合等）
    2.6 射線檢測（RT）
    2.6.1 原理
    射線是一種波長短、頻率高的電磁波。
    射線檢測，常規(guī)使用×射線機(jī)或放射性同位素作為放射源產(chǎn)生射線，射線穿過被檢對象，經(jīng)過吸收和衰減，由于被檢試件中存在厚度差的原因，不同強(qiáng)度的射線到達(dá)記錄介質(zhì)（如射線膠片），射線膠片的不同部位吸收了數(shù)量不等的光子，經(jīng)過暗室處理后，底片上便出現(xiàn)了不同黑度的缺陷影象，從而判定缺陷的大小和性質(zhì)。
    2.6.2 適用范圍
    適用較薄而不是較厚（如果工件的厚度超過80mm就要使用特殊設(shè)備進(jìn)行檢測，如加速器）的工件的內(nèi)部體積型缺陷的檢測。
    2.6.3 局限性
    檢測成本高、周期長，工作效率低；不適用角焊逢、板材、管材、棒材、鍛件的檢測；對面狀的缺陷檢出率較低；對缺陷的高度和缺陷在被檢對象中的深度較難確定；影響人體健康。
    2.6.4 優(yōu)點
    檢測結(jié)果直觀、定性定量準(zhǔn)確；檢測結(jié)果有記錄，可以長期保存，可追溯性較強(qiáng)。
     
    3 小結(jié)
    綜上所述，每種無損檢測方法的原理和特點各不相同，且適用的檢測對象也不一樣。在建筑鋼結(jié)構(gòu)的行業(yè)中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的整體性能，檢測成本及被檢對象的規(guī)格、材質(zhì)、缺陷的性質(zhì)、缺陷產(chǎn)生的位置等諸多因素合理選擇無損檢測方法。一般地，選擇無損檢測方法及合格等級，是設(shè)計人員依據(jù)相關(guān)規(guī)范而確定的。有的工程，業(yè)主也有無損檢測方法及合格等級的要求，這就需要供需雙方相互協(xié)商了。
    3.1 鋼結(jié)構(gòu)在加工制作及安裝過程中無損檢測方法的選擇見表1
     
    被檢對象
    檢測方法
    原材料檢驗
    板材
    UT
    鍛件及棒材
    UT、MT（PT）
    管材
    UT（RT）、MT（PT）
    螺栓
    UT、MT（PT）
    焊接檢驗
    坡口部位
    UT、PT（MT）
    清根部位
    PT（MT）
    對接焊逢
    RT（UT）、MT（PT）
    角焊逢和T型焊逢
    UT（RT）、PT（MT）
    3.2 被檢對象所適用的無損檢測方法見表2
    <style id="e49b9"></style>
  • <td id="e49b9"></td>
    <p id="e49b9"><optgroup id="e49b9"></optgroup></p>
    • 
    
        
    
            
            
     
    
                		
            
            
    被檢對象
    
                		
            
            
    內(nèi)部缺陷
    
            
    檢測方法
    
                		
            
            
    表面缺陷和近表面
    
            
    檢測方法
    
                		
            
            
    發(fā)生中缺陷檢測
    
                		
        
    
        
    
            
            
    RT
    
                		
            
            
    UT
    
                		
            
            
    MT
    
                		
            
            
    PT
    
                		
            
            
    ET
    
                		
            
            
    AET
    
                		
        
    
        
    
            
            
    試
    
            
    件
    
            
    分
    
            
    類
    
                		
            
            
    鍛件
    
                		
            
            
    ×
    
                		
            
            
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    鑄件
    
                		
            
            
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    壓延件（管、板、型材）
    
                		
            
            
    ×
    
                		
            
            
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    焊逢
    
                		
            
            
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    △
    
                		
        
    
        
    
            
            
    缺陷分類
    
                		
            
            
    內(nèi)部缺陷
    
                		
            
            
    分層
    
                		
            
            
    ×
    
                		
            
            
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    —
    
                		
            
            
    —
    
                		
        
    
        
    
            
            
    疏松
    
                		
            
            
    ×
    
                		
            
            
    ○
    
                		
            
            
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    —
    
                		
        
    
        
    
            
            
    氣孔
    
                		
            
            
    ●
    
                		
            
            
    ○
    
                		
            
            
    —
    
                		
            
            
    —
    
                		
            
            
    —
    
                		
            
            
    —
    
                		
        
    
        
    
            
            
    縮孔
    
                		
            
            
    ●
    
                		
            
            
    ○
    
                		
            
            
    —
    
                		
            
            
    —
    
                		
            
            
    —
    
                		
            
            
    —
    
                		
        
    
        
    
            
            
    未焊透
    
                		
            
            
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          文章標(biāo)題
          
            
          
        
    
     
    
     
     
    
     
     


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