钢结构桥梁焊缝无损检测技术分析

茅向前、周强

（浙江交工交通科技发展有限公司，浙江杭州 311112）

0 引言

在当今的桥梁工程中，钢结构已经成为一种非常典型且常用的结构形式。而在此类桥梁的施工中，其钢结构的焊接质量将会对整体桥梁的质量与安全起到直接的影响作用。在完成了钢结构焊接之后，科学合理的质量检测十分重要。就目前来看，无损检测技术是钢结构桥梁焊缝质量检测中最为常用且有效的技术形式[1]。因此，相关单位一定要加强无损检测技术的应用研究，然后以实际的工程情况作为依据，将无损检测技术合理应用其中，以此来实现焊缝质量的科学检测，让焊缝缺陷问题得以及时发现和及时解决。这对于钢结构桥梁中的焊缝问题解决及其后续应用效果保障都具有非常积极的影响与意义。

1 工程概况

此次所研究的是某市大桥的建设施工，在该桥梁工程中，共进行了四联机动车匝道的设置，一是NR机动车匝道，二是NL 机动车匝道，三是B 机动车匝道，四是C 机动车匝道；同时进行了五联非机动车匝道的设置，一是RA 非机动车匝道，二是RB 非机动车匝道，三是RC 非机动车匝道，四是RD 非机动车匝道，五是RE 非机动车匝道。每一个匝道的结构都属于连续钢箱梁形式。在完成了钢箱梁的焊接施工之后，为实现其焊缝质量的良好保障，建设单位特进行了其焊缝的无损检测。检测中，以我国的《铁路钢桥制造规范》（Q/CR 9211—2015）以及《焊缝无损检测焊缝磁粉检测验收等级》（GB/T 26952—2011）中的相关规定作为依据，对其焊缝质量进行评定。本文主要对无损检测技术在该工程钢结构焊缝质量检测中的具体应用进行分析。

2 无损检测的主要技术类型

就目前的钢结构桥梁焊缝无损检测来看，其主要的技术类型包括以下几个方面。

一是超声检测技术，该技术的主要应用原理是对声阻抗加以有效利用，通过声源来实现超声波的产生，然后使其进入钢结构焊缝中，在遇到了两侧的差异性声阻抗界面之后，超声波便会出现反射现象，检测设备也会立即接收到相应的信号。对于检测到的超声波信号，检测设备会对其波形特征进行观察和分辨，然后以此为依据，对焊缝内部的质量缺陷情况及其缺陷特征进行分析。按照《铁路钢桥制造规范》（Q/CR 9211—2015）中的相关规定，钢结构焊缝的超声检测等级和范围如表1所示。

表1 钢结构焊缝的超声检测等级和范围

二是X 射线检测技术，该项技术主要是对衰减原理加以科学利用，在钢结构焊缝有质量缺陷存在的情况下，从焊缝中透过的X 光强度便会出现变化，胶片曝光量（感光量）也会出现不同，胶片上会投影出焊缝内部的具体缺陷情况，包括缺陷所在的位置、缺陷的形状、缺陷的大小等，这样便可让相关单位和检测人员对钢结构的焊缝内部缺陷做到更加直观、准确的了解[2]。按照《铁路钢桥制造规范》（Q/CR 9211—2015）中的相关规定，在通过X 射线进行钢结构焊缝无损检测的过程中，其检测等级和范围如表2所示。

表2 钢结构焊缝X 射线无损检测中的检测等级和范围

三是磁粉检测技术，该技术主要是对具有铁磁性的工件进行检测，其主要检测原理是在外加磁极所具有的磁化作用下，工件焊缝如果存在缺陷，其缺陷位置上的磁力线就会出现局部变形现象，这样便可检测到漏磁场形成。因为被测工件上有磁粉存在，这些磁粉将会以磁痕的形式聚集在漏磁场上。在光照条件适当的情况下，磁痕将会清晰可见，这样便可让原本并不显著的缺陷更加清晰地展现出来，以便检测人员对缺陷所在位置、缺陷形状及其大小做到科学判断[3]。根据《焊缝无损检测焊缝磁粉检测验收等级》（GB/T 26952—2011）中的相关规定，磁粉检测中的钢结构焊缝缺陷检测等级和范围情况如表3所示。

表3 磁粉检测中的钢结构焊缝缺陷检测等级和范围情况

3 钢结构桥梁焊缝无损检测技术的具体应用分析

3.1 超声检测技术的应用

将SF730 型数字超声波探伤仪应用到该工程钢结构焊缝的超声无损检测中，以保证钢结构性能符合标准。因钢结构板的厚度不同，所以检测中采用了不同的探头频率、不同的晶片尺寸以及不同探头角度的横波斜探头。检测中，选择的试块型号为RB-2、RB-1以及CSK-1A。将化学浆糊用作耦合剂，检测前需要对焊缝表面做打磨处理，并将热影响区域中的油垢、铁屑以及焊接飞溅等杂质清理干净。表4 是此次超声检测中的主要技术参数。

表4 此次超声检测中的主要技术参数

此次共对2340 条裂缝进行了超声检测，经检测发现，其中的28 条存在缺陷，需要进行返修。表5 为该次超声检测中获得的具体检测结果。

表5 此次超声检测中获得的具体检测结果

3.2 X 射线检测技术的应用

此次工程中，也采用X 射线检测技术对钢结构焊缝进行了无损检测。检测中，选择的是XXG-3005 型X 射线无损探伤检测设备。具体检测中，主要将《焊缝无损检测射线检测验收等级第1 部分：钢、镍、钛及其合金》（GB/T 37910.1—2019）中的相关规定作为依据，对钢结构焊缝进行了无损检测。检测中，其透照方式选择的是单壁单影形式，胶片选择的是柯达R400，增感方式是前后屏0.03mm，底片黑度控制在2.3 及以上，像质计类型设定为W10-W16，焦距控制在500～600mm 之间[4]。透照过程中，需按照苯基曝光曲线来进行透照管电压的合理选择，在穿透力得以良好保障的基础上，尽量将电压降低，这样才可以有效提升检测设备的精准度。该次共检测了185 条焊缝，其中存在缺陷的焊缝共5 条。表6 为此次桥梁工程钢结构焊缝X 射线检测结果。

表6 此次桥梁工程钢结构焊缝X 射线检测结果

3.3 磁粉检测技术的应用

此次磁粉检测中，将微型磁轭探伤仪用作检测设备，检测前先做好焊缝和热影响区域的打磨处理，将铁锈和焊接飞溅等杂质清除。将黑油磁悬液和反差增强剂均匀喷涂到检测区域内，以此来加强磁痕显示清晰度。对磁轭头进行合理选择，并做好磁轭间距控制，让探伤仪和钢构件之间能够达到良好的贴合效果，且需要将提升力控制在44N 及以上。同时，在检测之前，技术人员还需要对探伤仪做好灵敏度检测，检测中，需要在工件上贴好灵敏度试片，首先喷涂反差增强剂，其次将磁场施加在被测工件上使其磁化，磁化过程中，需做好磁悬液的喷洒，最后观察磁痕在标准试片上的显示情况，如果出现了磁痕，则表明试件上的焊缝存在缺陷，且缺陷位置及其形状与磁痕一致[5]。在完成了提升力与灵敏度检测之后，磁粉检测便可立即开始。检测中，先将反差增强剂喷涂到焊缝上，采用十字交叉法对被检测区域进行磁化处理，每一次的磁化区域都应该有重叠部分，每一个位置都需要进行1～3s 的磁化，反复进行两次，在此过程中需做好磁悬液喷洒。然后通过目测的方式对磁痕显示情况进行观察，为确保微小磁痕的观察效果，可利用放大镜进行磁痕观察，如果光照条件不佳，则需要应用外加光源。该次检测中，共对1856 条焊缝进行了磁粉检查，其中的缺陷焊缝共25 条。

对于检测出的缺陷，焊接技术人员对其重新进行了焊接和打磨处理，处理后继续复检，直到合格为止（但是通常需将返修次数控制在2 次及以内）。

在对缺陷焊缝进行分析之后发现，缺陷的主要成因包括两点，一是在十字焊缝焊接过程中，当完成一条焊缝焊接之后，焊接技术人员在没有做好十字交叉口处理的情况下便直接进行另一条焊缝的焊接，这样就在十字交叉口处出现了急剧过度情况，导致应力集中，从而很容易形成缺陷。二是由于施工期间恰逢梅雨时节，施工环境湿度较大，焊接坡口边缘位置很容易出现返锈现象，加之焊接技术人员责任心不足，在没有做好除锈处理的情况下就直接进行焊接，从而导致了焊缝缺陷[6]。

为有效解决上述问题，在对缺陷焊缝进行重新焊接处理并检测合格之后，施工单位将所有焊接技术人员召集在一起，对具体的焊接施工顺序及其方法进行了强调，并着重强调了焊接之前的除锈处理与焊丝焊剂烘干处理。经后续检测发现，此类焊缝缺陷得到了显著降低。

4 结语

综上所述，在进行桥梁工程的建设施工中，钢结构焊缝质量的控制是确保整体施工质量的关键。而在对钢结构焊缝进行质量检测时，无损检测技术是最为常用且有效的技术形式。因此，相关单位与工作人员一定要对该项技术做到充分了解，明确其主要的检测方法和检测标准，然后以此为依据，将其应用到具体的钢结构焊缝检测中，以此来实现焊缝缺陷的科学、准确检测。对于检测出的缺陷，施工单位一定要及时做好返修处理，处理之后需再一次进行复核，直到所有缺陷都得到有效处理并检测合格为止。同时，施工单位也应该对钢结构焊缝质量问题的主要成因进行科学分析，并以此为依据，采取合理的措施来做好焊接施工管理及其质量控制。通过这样的方式，才可以让桥梁工程钢结构焊接施工质量得到良好保障，为桥梁工程后续的应用效果及其安全性奠定坚实基础。