解析钢结构焊缝无损探伤质量检测技术

薛留军 王九方 唐旭东 刘国栋

海洋石油工程股份有限公司 天津 300041

为了证实钢结构焊缝是否满足规范要求，需要对成型后的焊接结构采取必要的检测流程，无损检测技术作为新型的检测技术，已得到业内专业人士的普遍认可。

1 无损检测技术内涵

无损检测技术，即在保证不对被检测对象造成任何损伤的情况下，利用对象材料的内部结构发生异常或者缺陷等问题后，对声、光、热以及电磁等发生反应的变化，来检测对象表面或者内部的问题，同时，对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、以及变化体征做出准确判断和客观评价。保证各类产品质量、确保产品使用安全、改进制造工艺、降低生产成本是无损检测技术的主要目的。钢结构出现问题的地方主要集中在焊接环节上，焊接质量直接影响着建筑工程的整体质量和安全性。地震、钢结构的竖向支撑失去平衡等，都是威胁钢结构安全性的主要原因。利用无损检测技术对钢结构内部缺陷进行检测，能够及时确认检测结果，采取补救措施，以保证工程建筑的安全性[1]。

2 钢结构常见焊缝缺陷及产生的原因

在钢结构施工中，焊接是最主要的连接方式，焊接的质量直接决定着钢结构的整体质量。在焊接的过程中经常会出现裂纹、孔穴、未融合、未焊透等问题，必须要针对这些问题进行深入的分析。

裂纹包括热裂纹和冷裂纹。产生热裂纹的原因是由于母材自身的抗生性能不够、焊接材料质量不高、焊接工艺参数选择不合理等问题。冷裂纹产生的原因是焊接结构设计不合理、焊缝处理不恰当、焊前未预热、焊后冷却快等情况，最主要的补救办法就是对裂纹两端钻止裂孔或者铲除裂纹处焊缝金属进行补焊。

未融合、未焊透，主要的产生原因是焊接电流过小、焊接速度快、坡口角度间隙不足、操作要领不当。对于未融合的缺陷处理，应该是铲除未融合处焊缝金属后补焊。对于未焊透的处理则是对开敞性好的结构的单面未焊透，能够在焊缝背面直接补焊。如果不能够直接补焊的则应该去除被焊透的焊缝金属重新补焊。

孔穴包括气孔和孔坑缩孔两种。气孔产生的主要原因是焊条药皮损坏严重、焊条与焊剂没有经过烘烤、母材含有油渍或者氧化物、焊接速度过快，能够通过铲去气孔处的焊缝金属进行补焊。产生孔坑缩孔的主要原因是焊接电流太大且焊接速度太快、熄弧太快、未反复向熄弧处补充填充金属等，其处理方法是在弧坑处补焊[2]。

3 钢结构焊缝缺陷无损检测技术应用

3.1 超声波无损检测

引发附件出现气孔缺陷的主要原因有三个方面。第一，工作人员使用未能充分烘干的焊接材料，且在焊接时出现药皮脱落、焊芯锈蚀等情况。出现上述情况时，多数是由于工作人员未能精准控制焊接电流，导致电弧增长。第二，使用波动变化较大的电压。第三，使用气体对焊接过程进行保护时，保护气体纯度较低。

为避免附件焊接时出现气孔缺陷，工作人员应实施以下预防措施。第一，使用未锈蚀且未出现药皮开裂或者剥落情况的焊条。若使用生锈的焊条，需要工作人员对焊条充分除锈。第二，工作人员应充分烘干使用的焊条，并严格清理焊条的两侧以及坡口等位置后才能进行焊接操作。第三，工作人员应严格控制焊接时使用的电流、电压，并保证焊接的速度符合焊接标准。

检测未焊透位置时，产生的反射波幅较为稳定。若信号的反射率高，会增大波形的浮动。附件在焊接时一旦出现未焊透缺陷，会成为附件出现损坏问题的突破口，进而造成附件的整体性遭到破坏。附件在焊接时由于坡口位置预留的空间较小，且工作人员未能控制焊接速度和使用的电流，将导致焊接位置出现未焊透缺陷。工作人员应增加坡口的预留空间，选择适合焊接的坡口角度，同时充分焊接存在的间隙。第一，热裂纹缺陷的波形和预防措施。引发焊接出现热裂纹缺陷的原因主要是熔池温度下降过快，此时焊缝整体受热发生变化，在热量作用下产生拉应力造成热裂纹缺陷。工作人员实施预防措施时应按照顺序进行焊接，并对焊接材料的偏折程度进行试验，以避免热裂缝缺陷的出现。第二，冷裂纹缺陷的波形和预防措施。焊接时出现冷裂纹，一方面是由于工作人员使用淬透性较高的焊接材料，导致材料在完成焊接后由于温度下降产生的拉力出现冷裂纹。另一方面，工作人员未能控制焊接速度，在过快的焊接速度下，使用的氢气滞留在焊缝中进而形成冷裂纹缺陷[3]。

3.2 射线检测RT

（1）传统射线检测。射线对于检测材料和制品中隐藏的缺陷是非常有用的。值得一提的是，射线检测在检测物品的体积性缺陷方面尤其有效，如孔隙、气孔和固体内含物。尽管它不能用于测量缺陷的厚度，但很容易确认缺陷的性质和尺寸(长度和宽度)，这种检测方法的另一个好处是：通过将被测试物品放到一个底片上，就能永久记录缺陷。为了做到这一点，将电离辐射的源放在被检测产品的一侧，将装在暗袋内的底片放置在非常靠近产品另一侧的地方。

（2）磁粉检测。被检测物体具有铁磁性，这类材料在磁化后，内部会产生强烈的磁感应。当被检测物体内部所组成的材质出现不连续性的情况时，磁力线会随着不连续的材质发生变化，磁力线透出材料，在周围形成漏磁场。磁粉会在磁力线的作用下，重新堆积于材料表面或近表面。该检测技术的灵敏度比较高，成本相对较低，但是只能对表面或者近表面的缺陷进行检测，且要求检测物体必须具有铁磁性，因此具有一定的局限性。

4 结语

钢结构焊缝缺陷不但使工程质量存在潜在风险，如果缺陷级别高，还会发生安全事故，给人民群众的生命财产造成严重损害。因此，对无损检测技术人员而言，只有掌握高超的检测技术，不断提升专业技能水平，进一步夯实自身的理论与专业知识基础，在新时代、新形势下，应对全新的工程结构类型，能够灵活运用钢结构焊缝的检测技术，为人民群众创造一个舒适、安全的生活、活动空间。