建筑工程钢结构的无损检测技术分析

唐浩

广州广检建设工程检测中心有限公司 广东 广州 510600

引言

随着我国科学技术的不断进步，各类新技术、新设备、新理念在建筑行业中得到了广泛应用，电子测量技术、图像处理技术、三维建模技术、计算技术与钢结构无损检测技术实现了有效融合，无损检测技术以其检测速度快、对主体结构破坏小、准确度高等优势在建筑工程钢结构质量检测中应用比较广泛。在具体检测中，相关人员首先要明确钢结构检测工作的需求和质量控制要求，根据建筑工程现场的具体情况选用实用性强、适用性高的无损检测方案。

1 建筑工程钢结构特点及应用优势分析

1.1 钢结构特点

顾名思义，钢结构是以钢材为主的建筑结果，钢材具有强度高、自重轻、整体刚性好等优势。随着我国建筑工程行业的蓬勃发展，以钢结构施工技术为主的各类新技术、新材料在建筑工程行业中得到了广泛应用，钢结构施工在大跨度、超高超重型建筑项目中的适用性比较高，相比传统以混凝土材料为主的施工模式来说，钢结构施工技术的应用可以显著提高施工效率，延长建筑结构的使用寿命，缩短建筑工程的施工周期[1]。

1.2 建筑工程钢结构施工技术的应用优势

钢材料强度高，自身重量轻是其主要优势，相比混凝土材料来说，钢材料的弹性模量高，密度和屈服强度比值低，在同等受力情况下钢结构构架截面小，运输、安装便捷，可以简化施工流程，降低建筑工程施工中对周围环境产生的污染。其次，钢材料的韧性、塑性优良，材质均匀，结构可靠性高。从具体应用来看，使用钢结构的建筑主体可以提高建筑整体抗震性，实际应用性能和工作性能与计算理论相符合。钢结构的制造安装机械化程度高也是其一大优势，在施工前，需要根据建筑工程项目的施工要求，按照设计图纸在工厂加工制造相关构件，在施工现场完成拼装。在加工制造工厂生产出来的钢结构构件成品精度比较高、生产效率高，在施工工地拼装速度快、工期短。

2 建筑工程钢结构常用的无损检测技术分析

2.1 磁粉检测技术

磁粉检测技术是钢结构质量检测中常用无损检测技术之一，该项技术具有灵敏性高、成本可控、检测速度快、操作简单等诸多优势。从该项技术的基本原理来看，主要是利用经过磁化的磁性材料，磁化材料内部的磁感应强度会增大，磁力线的密度会被增大成百上千倍。从钢结构的实际施工和应用情况来看，焊缝是连接钢结构构件最基本、最常见的方式，焊缝质量的好坏直接影响着钢结构的施工安全，也决定着钢结构建筑工程的使用寿命。受到钢结构材料材质、结构复杂程度、施工工艺、焊接方式等多方面因素的影响，焊缝的连接会出现不连续性，应用磁粉检测技术检测焊缝时，在检测到焊缝连接的不连续性时磁性材料会发出磁力线变形，部分磁力线会从焊缝的表面逸出，这部分慈利线会形成漏磁场。磁粉检测技术的关键在于，当焊缝存在不连续的问题时，漏磁场会与磁粉产生相互作用，此时磁粉会在出现缺陷的焊缝周边堆积，形成磁痕，利用磁痕可以实现焊缝缺陷数量、种类的判断和的识别，最终完成钢结构建筑质量的判断和检测。结合磁粉检测技术的实际应用情况来看，该项技术虽然具备的多种优势，但也存在一定的局限性，磁粉检测技术原理磁力线的逸出形成漏磁场，只适用于检测焊缝表面和近表面的缺陷，无法根据磁痕准确判断焊缝缺陷类型和焊缝问题的具体位置，此外，检测结果的准确性、全面性会受到被检构建的尺寸、形状的影响，检测人员在确定检测方案，应用磁粉检测技术时候，要了解该项技术的适用场景，明确优势和存在的局限性才能保证检测质量[2]。

2.2 渗透检测技术

渗透检测技术的原理是使用着色染料或荧光染料具有强渗透性的作用判断焊缝中的缺陷位置。在具体检测中，首先要在焊缝表面涂抹含有染色料的渗透液，在毛细作用下，渗透液涂抹在焊缝表面之后会渗入到存在焊接缺陷的部位，当渗透充分之后，利用显像剂可以使渗入到缺陷中的渗透液在毛细作用下渗回到显像剂中，检测人员可以通过紫外线的作用观察焊缝部位的渗透痕迹，从而判断和评估缺陷的具体特征，实现钢结构主体的质量检测和焊缝检测。结合渗透检测技术在建筑工程钢结构无损检测中的具体应用来看，该项技术具有操作简单、应用成本低、检测结果比较直观等多方面的优势，但是由于着色染料和荧光染料的渗透需要人工进行操作，机械化程度不足，不能大范围、大面积展开检测。此外，在具体检测和操作过程中受到人为因素、检测环境、待检构件表面状况等方面的影响因素比较大，人为操作失误、操作流程不规范都会对最终检测结果的全面性、完整性造成很大的干扰。渗透检测技术的适用场景也存在一定的局限性，只能用于焊缝表面开口缺陷位置处的检测，无法准确检测钢结构表面不开口缺陷和内部缺陷。

2.3 超声检测技术的应用

超声检测技术是无损检测技术中最常用、最常见的检测技术之一。超声检测技术的原理是利用频率大于2000Hz的机械波在待检钢结构中发生反射、透射、衍射、波形转换等物理现象，超声波的优势在于穿透性强、能量高、指向性好。相比上述几种钢结构无损检测技术的应用来看，超声检测技术的应用的对检测人员的专业素质、责任意识、综合能力要求较高，检测人员要持有无损检测超声检测资格证书，熟练掌握超声检测的基本知识，同时明确金属材料类型和钢结构焊接相关方面的知识，具有丰富的检测经验。超声波无损检测技术在建筑工程钢结构检测中的应用检测人员要了解建筑工程钢结构的荷载特征、焊缝类型、焊缝质量等级和检验等级等资料信息，在此基础上才能科学、合理的选用超声检测标准，保证检测灵敏度设定的实用性。在具体检测工作开展中，首先要根据建筑工程钢结构施工的质量要求、标准要求和对构件荷载力、焊接缝的完整性要求确定超声波检测方案，明确焊缝探头移动范围，探头折射角范围等检测标准和要求。此外，要做好焊缝检测前的准备工作，要保证所检测焊缝表面的清洁度，有些情况下还要对焊缝表面进行打磨操作，超声波检测无损检测技术需要应用到各类精密度高、灵敏度好的精密仪器，机械化程度较高，可适用于各种条件、环境下的钢结构质量检测。钢结构焊缝中出现危害性高、范围广的缺乏问题时，利用该项技术可以提高检测的准确率，所使用的设备便于携带，超声波的发射不会对人体造成损害，也不会污染周围环境[3]。

2.4 射线检测技术

随着科学技术的不断进步，建筑行业的蓬勃发展，无损检测技术的应用也越发成熟，检测人员要根据建筑工程钢结构质量检测工作的需求，从检测周期、检测结果准确度、检测技术的应用成本、检测效率等方面出发，通过综合考虑确定检测技术的应用，制定切实可行的钢结构无损检测技术方案。其中，射线检测法也是常用的无损检测技术，射线检测技术的原理是利用射线的穿透性和直线性，在实际检测中，一般利用γ射线或X射线对待检钢结构的焊接位置进行照射。当发射的射线穿焊缝之后作用在承接物上，通常是照射在荧光屏上，再根据的承接物上出现的缺陷形状、大小和数量对焊缝质量进行综合评价并进行分类定级。在应用该方法进行检测时，记录源一般采用胶片，射线材料透过在胶片上形成阴影，钢结构中存在缺陷的部位吸收射线的能力与正常部位存在差异，当射线穿透需检测的部位时，吸收射线能力的差异性会具体、清晰的反应在胶片上，根据图像呈现出来的差异性就可以评估、判断缺陷的具体位置和外形信息。建筑工程钢结构无损检测技术的应用，除了上述几种检测技术之外，三维激光扫描技术、直接观测法的应用也比较常见。相比之下，射线检测技术是定性、定量最为标准的无损检测技术，在内部体积型缺陷类型中的比较适用，但也存在一定的不足，射线探伤机的价格昂贵，射线检测法的应用成本高，射线会对人体造成伤害，对操作环境要求较高，检测人员要明确不同无损检测技术的应用优势和不足，根据质量检测的具体需求选用实用性高、可行性强的检测技术才能保证钢结构建筑工程的整体质量，为我国建筑行业的创新、稳定、持续发展奠定基础。由此来看，建筑工程钢结构无损检测工作包含的检测技术、检测方案和检测手段比较多，不同钢结构无损检测技术的应用优势、不足和使用成本存在很大的差异，检测人员要根据现场要求，结合自身工作经验和优势，确定检测方案，明确不同无损检测技术的适用范围，从检测效率、应用成本、检测结果的准确度、检测周期等多方面出发，进行综合考虑，以提高最终检测结果的全面性、有效性，充分发挥出钢结构无损检测技术的各项优势，为我国建筑工程中钢结构施工模式广泛应用奠定基础，以促进建筑行业的持续、稳定、长远发展。

3 建筑工程钢结构无损检测技术应用发展趋势

3.1 自动化

无损检测技术的自动化主要是指检测设备的自动化，从建筑工程钢结构检测工作的实践情况来看，传统的磁粉检测技术和渗透检测技术，现代化的超声波检测以及射线检测技术的应用都需要人工辅助，智能化、自动化程度相对不足。建筑工程钢结构质量检测工作是一项复杂性、系统性、持续性的工程，对检测结果的准确度、完整性和全面性要求较。有些情况下，受到检测人员的工作经验、专业技能、综合能力等方面的影响，可能会出现对细节性问题管控不到位，采用人工辅助的方式会影响检测结果最终的准确性，在有些特殊检测中还会对人体健康造成影响，耗费大量的人力成本，几乎上述现实问题，研发和应用钢结构自动化检测技术是无损检测技术的发展趋势和发展方向，可以避免的超声波检测、射线检测等内容给操作人员生命健康造成的损害，同时也能起到节省人力成本、推动钢结构无损检测技术创新发展的作用[4]。

3.2 智能化

在信息技术、网络技术、通信技术迅速发展的时代背景下，无损检测技术的发展必然要与数据管理系统实深度融合，钢结构无损检测工程中包含的数据类型比较多，数据量大，数据管理难度大，智能化发展是指检测数据信息化处理的智能化。目前使用的检测技术工作原理都是以热学、声学和电磁学等物理学的基本知识，容易受到检测设备自身的影响，对检测结果、数据收集的准确度、完整性造成影响。根据无损检测技术的应用特征和应用场景，将智能化技术和系统与无损检测技术相结合，可以缓解噪音干扰造成的影响，提高数据处理的完整性、准确性和全面性。根据无损检测获得的数建立特定的数据库，利用专家系统对检测数据进行处理，都是数据信息处理智能化发展方向的具体体现。

3.3 信息全面化

上文提到的磁粉无损检测技术、渗透检测技术、超声波检测技术的应用虽然相对比较成熟，但在具体实践应用中都存在一定的不足，磁粉无损检测技术只能对焊缝表面缺陷进行检测，无法将检测范围延伸到构件内部，各类无损检测技术或多或少都存在一些局限性和不足，针对此类问题，加强无损检测技术与信息技术、计算技术、数据处理技术的有效融合，通过多种手段相结合的方式实现对焊缝缺陷表面的检测，可以获得较为完整的焊缝缺陷信息[5]。

4 结束语

综上所述，随着我国社会经济发展水平的不断提升，建筑行业的发展走上了快车道，在科学技术、工业技的支持下，钢结构在建筑工程建设中得到了广泛应用，在焊接过程中，建筑构件不可避免地会出现表面气孔、烧穿、未完全熔合等诸多问题，会给建筑钢结构的安全性造成隐患。无损检测技术的应用，可以准确、及时、全面的检测焊缝存在的问题，加强对无损检测技术应用的分析，有助于推动建筑钢结构施工安全发展。