钢结构无损检测质量控制措施探讨

刘国栋 薛留军 王九方 唐旭东

海洋石油工程股份有限公司 天津 300041

1 钢结构无损检测技术发展的历程分析

无损检测技术经历了3个发展阶段，即无损探伤（Non destruct iveinspection，NDI）、无损检测（Non destruc tivetesting，NDT）和无损评价（Non destructive evaluation，NDE）。目前一般统称为无损检测（NDT），而不是特指上述的第二阶段。无损检测主要是应用声、光、磁、电等诸多特性，在不影响检测对象应用性能的基础上，检测被间对象之中是否有缺陷以及不均匀性，可给出缺陷的位置、数量、性质以及大小等诸多信息，如此就可以判断出被检对象所处的技术状态，全部技术手段的总称，不仅仅在产品质量中有着十分重要的作用，目前已经被诸多科技人员以及企业界而认同，并且对运行中设备检查也有着十分重要的意义。

无损探伤技术主要于20世纪50-60年代开始得到应用，作为无损检测的初级阶段，其特点是技术和任务都较为简单。在技术手段上可选择的并不丰富，主要采用超声、射线等技术；在任务上主要是检测试件是否存在缺陷或者异常，其基本任务是在不破坏产品的情况下发现零件或者构件中的缺陷，满足工程需要，其检测结论主要分为有缺陷和无缺陷两类。

随着科学技术的不断发展，特别是生产对无损检测技术的需求不断提升，仅仅检测出是否有缺陷显然不能满足人们的实际需求。在无损检测这一发展阶段，不仅仅是探测出试件是否含有缺陷，还包括探测试件的一些其他信息，如缺陷的结构、性质、位置等，并试图通过检测掌握更多的信息，对于国际上的工业发达国家，这一阶段大致开始于20世纪70年代末或者80年代初。

尽管第二阶段的无损检测技术已经能够满足大部分工业生产的需求，但是随着对材料、构件等质量要求不断提高，特别是对在役设备的安全性和经济性的需求越加突出，无损检测技术进入了第三阶段，即无损评价阶段。这一阶段的一个标志性事件是1996年在新德里召开的第14界世界无损检测大会（Word conferenceon NDT，WCNDT）上，提出了将无损检测变为无损评价这一重要观点，并很快被各国无损检测界所接受[1]。

2 钢结构工程焊缝无损检测技术种类

2.1 超声波检测技术

超声波检测技术是一种应用普遍的焊缝无损检测技术类型，是指应用频率高于20000Hz超声波进行焊缝无损检测的方法，其应用原理为超声波在不同的介质之间传播时，会发生反射与折射现象，因此在材料内部存在缺陷问题的情况下，由于存在声阻抗差异，从而产生声波的反射。在检测时需要运用专业仪器，通过超声探头向检测对象内部发射超声波，而后利用探头接收反射回波，并依据反射波在屏幕上的位置，以及波幅高低情况，最终完成对缺陷位置、大小的判断。超声波检测技术应用于钢结构工程焊缝无损检测，具有成本较低、准确性强、检测速度快、操作简单等优势，其不足之处在于检测结果缺乏直观性，无法直接反映缺陷情况，而是通过展示波形，让操作人员根据自身经验作出判断，并且容易受到材料自身品粒度、形状等条件影响。

2.2 TOFD 检测

TOFD指的是衍射时差法超声检测技术，应用的是一发一收两个宽带窄脉冲探头来进行检测，探头对于焊缝中心线来说可以对称布置，发射探头就会出现非聚焦纵波约束，也会从一定角度而被入射到被检工作之中，在这之中一些波束会沿着近表面传播而逐渐被接收探头进行接收，但是一些波束通过底面后则会被反射到探头而接收，一部分波束通过底面反射之后而被探头接收，接收探头可以的通过接手缺陷尖端的衍射信号和视察来对缺陷的位置以及高度进行确定。

TOFD检测技术可以对多种缺陷进行针对性的检测，检测速度非常快，可以反复进行检测，不会对人体产生任何的影响，也不需要特别进行防护，可以与其他工作内容同时进行，检测数据分析精准，以直观的方式进行展示，妥善保存。该检测方法有效益良好：①避免其他因素的影响，对工期造成损失，并节省射线检测所需的大量检测平台搭设、机械台车和人员配合费用，经济效益显著；②提高了对裂纹和未熔合等危险性缺陷检测的准确性，保证施工质量；

2.3 超声相控阵技术

在超声技术的发展中，不仅仅有TOFD技术，同时也有PAUT，指的是超声相控阵检测技术，该技术发展较快，但是目前还没有建立国家标准。超声相控阵检测技术应用不同形状的元换能器出现以及接受超声波束，可以通过控制环能器阵列之中各个阵元发射或者是接受脉冲的不同延迟时间，实现改变声波到达或者是来自物体中某一个点的相位关系，进而实现焦点同声束方向的改变，确保实现超声波的偏转、聚焦以及扫描等。接着应用机械扫描同电子扫描之间结合的形式确保图像可以成像[2]。

2.4 渗透检测

渗透检测技术能否发挥效用，取决于渗透液的渗透力，而渗透力与液体表面张力、液体与钢结构部件表面之间湿润角的大小以及渗透液粘度等因素有关。在进行检测时，其检测效果还与钢结构表面的毛细现象有关，钢结构表面相对来说是比较光滑清洁的，将渗透力比较强的液体涂抹于表面，如果内部有缺陷，液体会随着表面裂纹渗透进内部；将渗透液清洗后，涂抹上显示液，就可以掌握内部缺陷问题。

2.5 外观检查

外观检查主要通过目测的方式对钢结构的焊接情况和工艺进行评价，外观检查是质量检测基础中的基础，只有进行了目视检测过程，后续的检测工序才会进行下去。比如，经过目测或者直接测量的方式，对钢结构的尺寸以及形状做初步判断，一旦发现不合格的外观缺陷，首先要进行打磨或者修整，然后在进行更加深入的仪器检测[3]。

3 结语

钢结构工程无损检测技术对于保证钢结构工程焊接质量具有关键意义。具体进行应用时，需要在全面分析材料特点与工程要求的基础上选择合适的检测技术。