桥梁钢结构工程及焊缝无损检测技术分析

文/陈志文、韩波

1 前言

在桥梁结构的处理环节，焊接是钢结构部分连接的主要工艺方式，且被大量应用到各种钢结构的桥梁施工中。因此，我们要加强焊缝质量管理，落实检验工作，从而保证焊接质量合格，提高桥梁运行的安全性和稳定性。在焊接质量检测中，加强焊接缺陷的检测，分析在焊接中可能存在的质量缺陷问题，能够有效提升焊接质量水平，消除变形、裂纹等缺陷；利用先进的无损检测技术检测分析焊缝质量缺陷，以此可以满足焊接质量提升的要求。

2 无损检测技术概述

无损检测技术是目前应用最为先进的焊接质量检测方式，并经过探伤、检测、评价三个阶段。无损探伤主要是检查焊接缺陷；而无损检测是在探伤环节下进一步明确具体的缺陷位置、性质、大小以及状态；无损评价应用范围比较大，需要更加全面和准确的了解检测对象，掌握其全部信息，以此评估对象的运行状态、判断其使用寿命。无损检测就是对被检测对象的应用性检测，主要是通过超声、射线、磁粉、渗透等方面进行，了解缺陷的实际情况，不会给检测结果造成任何的负面影响，因此无损检测是目前工业生产中最为普遍的质量检测方法。对于钢结构的焊接部分采取无损检测方式，可以及时发现焊接缺陷问题，以便于做出及时的修复处理，提高焊接施工质量水平。在钢结构无损检测作业阶段，超声波探伤的应用范围较广，应用设备反射超声波能够充分了解焊接位置的缺陷问题。超声波探伤通过该原理进行检测，并应用超声波探头发射一定的超声波，然后通过接收器获取相应的信息，将在反射或者折射的条件下形成的波形直接在屏幕中显示出来，并进行必要的分析与评判，从而了解缺陷形式，以便采取必要的措施[1]。

3 钢结构焊缝缺陷类型及缺陷检测要求

3.1 焊缝缺陷

焊缝缺陷就是在焊接实施环节焊缝或者热影响区的位置上存在的钢材内部缺陷，也可以说是表面缺陷。比较常见的缺陷有裂纹、气孔、夹渣、未焊透等，裂纹的缺陷问题影响非常大且危险、严重。造成裂纹的原因比较多，比如钢材成分不合格、焊接工艺不到位、焊接环节温度不合格、低温焊接时没有进行保温或者没有技术清理焊接表面的杂质等，都会导致焊接存在缺陷。

3.2 焊缝质量检验要求

焊缝缺陷不可以完全消除，且会直接降低焊接处强度。在该位置上应力比较集中，会导致连接部位的屈服强度、冲击韧性、冷弯性能等全部不合格，因此焊缝质量检查非常重要。焊缝质量检查通常可以分为表面质量检查、内部质量检查等，前者是检测外观质量与尺寸，后者则是通过无损检测的方法确定内部是否存在缺陷问题。超声波是非常常见的检验方法，该方法测量精度比较好，可以快速掌握相应的焊接缺陷问题，了解焊接问题；此外，还可以采用磁粉、渗透等检测方法，并联合应用下更好地提升检测的质量和效率；一般通过X 射线或者γ 射线，提升检测的标准。从目前我国的国家标准中分析发现，对于全焊透的焊缝来说，进行Ⅰ级、Ⅱ级焊缝不仅需要进行外观质量检测，还需要做好超声探伤的检测，如果超声检测方法不能确定焊接缺陷，则需要辅助射线探伤的方法，使其全部符合工程的质量标准要求[2]。

4 目前常用的无损检测方法

4.1 射线探伤技术

射线探伤技术是目前进行焊接材料缺陷检测的重要无损检测技术，它是通过X 射线的方法对焊接部位进行质量检测，将焊接缺陷问题反映在荧光屏或者底片上，及时发现缺陷问题，重点掌握焊接缺陷的位置、尺寸等信息，以便评定焊接缺陷，为质量检查和管理提供良好的基础。对于一些封闭性比较高的钢结构来说，比如锅炉、船体等项目，在进行焊缝的质量检查时主要是以射线探伤为主，利用照相观察、荧光屏观察法确定焊接缺陷，这也是最为常见的方法。此外，电离法与工业电视监督的方式也可以应用到实践中，从而可以及时发现存在的焊接缺陷问题，明确焊接缺陷形状，提高检验的精确性与可靠性。底片作为一手检验资料可以长期存储，应及时检查期是否存在质量缺陷。在射线检测时，要做好保护工作，以免影响人们的健康，但其成本相对较高，判定时间较长，因此并没有实现全面应用[3]。

4.2 超声波探伤技术

超声波探伤主要是通过超声波的方法检测焊接缺陷，以掌握其是否存在缺陷问题。超声波检测时应用的波形频率为20000Hz 的声波，其穿透性比较高，可以集中性检测，应用到工业领域内有着非常好的效果。超声波探伤的主要设备是超声波仪器，通过检测确定超声波在工件内部恒速直线运行的方式，在从一种介质传播到另一种介质的条件下会存在反射的情况。因此，通过仪器探头能够获取反射的数据信息；通过显示屏可以了解到超声波的反射实际情况；通过作业技术人员分析可以了解内部是否存在缺陷和问题，然后得出最终结论。该探伤检测方法的精度比较高，操作比较简单，效率比较高，且成本较低，不会给人的身体造成任何伤害和影响，所以应用范围比较大。但是超声波探伤的劣势在于数据是通过波形的方式展现出来，需要技术人员进行分析，数据精度性对较差，因此并不能准确判定焊接缺陷问题。

4.3 磁粉探伤技术

该技术检测的过程中，将钢铁等具备一定磁性的材料进行表面的磁性处理，但由于这些材料经过磁化处理后，内部会存在一定的磁感应，磁力线的密度会增加达到百倍，甚至千倍，如果材料内部存在一定缺陷问题，磁力线就会出现很大的变化，导致漏磁场的情况发生。此时，缺陷部位的漏磁能力会吸收磁粉，并根据磁粉在钢材表面分布的情况，及时发现被探测表面或者近表面的缺陷问题。该检测方法的精度比较高，可以准确检测细小裂纹，但是不能进行内部的缺陷检测，且还会受到检测材料的形状、尺寸等方面限制，应用效果相对较差。

4.4 渗透探伤技术

该检测技术主要是应用毛细管的结构进行被检测表面的缺陷无损检测，其主要包含荧光法、着色法两种检测方式。荧光法在检测的过程中，需要在被检测的表面涂刷一层含有荧光物质的渗透液，使其全部都进入缺陷部位，在经过一定时间后再将表面所存在的渗透液清洗干净，而缺陷位置上则会保留部分渗透液，此时就可以通过设备检测进行显像反应。最为显著的显像方式是在表面喷洒白色粉末，渗透液被粉末吸收后在被检测的表面分布存在，然后将探伤部件直接放入黑暗条件下，应用紫外线照射处理，从而在该位置上发现荧光。着色法在应用中，主要是通过着色的染料在光亮好的条件下进行检查，且这种方法比荧光法检测效果更好。经过两种方法分析，优点：渗透方法可以使用到金属、非金属材料的质量检测，操作方便且直观，且不需要电源即可检测。缺陷：仅能够进行表面或者近表面的检测，能及时检测细小缺陷不，且表面清洗难度较高[4]。

4.5 全息探伤技术

该检测方法在进行探伤检测中，可以重点了解被检测表面与内部的缺陷问题，及时准确掌握缺陷位置和尺寸，同时做好焊缝质量的评级，但是目前该技术的研发还处于不成熟阶段，资金需求量较大，经验比较欠缺，所以未来要投入较大的精力、资金进行研发，以促进该技术的全面应用[5]。

5 焊缝无损检测技术发展前景

新时期背景下，随着我国科学技术的不断发展，在桥梁钢结构工程中越来越多的焊缝无损检测技术得到了应用，例如红外线技术、声发射技术以及金属磁记忆检测技术等。此类技术应用具备精准度高、适用范围大、操作灵活等诸多优势，在桥梁钢结构检测环节可以在焊缝资料缺陷形成之前将潜在质量问题探寻出来。未来，桥梁钢结构焊缝检测技术的发展会逐渐趋向于数据化、信息化、仪器自动化等方面，在融合人工智能技术、大数据技术以及物联网等诸多技术的过程中，可以将钢结构焊缝质量缺陷问题直观体现给检测人员，在一定程度上为桥梁钢结构工程项目开展提供帮助。

6 结语

综上所述，桥梁钢结构施工中，焊缝质量检测非常重要，本文重点分析多种无损检测技术，介绍各种技术的优势，并且阐释各种技术的应用要点，以此提高无损检测的测量效果和钢结构桥梁的总体质量水平，为我国桥梁事业的发展做出必要的贡献。