无损检测技术在钢结构桥梁中的应用

张 鑫

(青海省建筑建材科学研究院有限责任公司，青海 西宁 810008)

0 前 言

从公路交通的角度进行分析，桥梁具有非常大的使用率和负载量，桥梁自身的安全性与平稳性在确保人们生命财产安全中发挥着至关重要的作用。因为钢结构桥梁自身具有较强的平稳性，在桥梁施工建设中的应用频率非常高，因为桥梁受到各方面因素产生的影响，再加上人为的破坏，在一定程度上降低了桥梁的耐久性与承载能力，乃至对运营安全产生直接影响。

1 无损检测技术

在钢结构桥梁检测过程中应用无损检测技术，能够提升桥梁使用的安全性与稳定性，同时还可以减少施工成本，提升施工质量。钢结构桥梁检测过程中经常使用射线检测、渗透检测及涡流检测等几种技术。其中射线检测技术在1930年得到大量使用，特别是在航天、机械等行业中，射线强度会出现相应的减弱，在射穿物体以后，衰减幅值和物力、化学性质存在直接关系。如果物体当中出现问题，射线就会出现衰弱情况，最后导致无损与有损区域存在非常大的差别，当使用射线技术后，可以精准地辨别缺陷程度，其中X射线、中子射线及Y射线均属于射线检测方法，其中X射线是桥梁检测过程中经常使用的一种类型。

渗透检测往往应用于不能分辨、非多孔类材料表面比较小的区域中，渗透检测技术使用期间需要辅助使用渗透剂渗透被检测对象，渗透剂可以融入材料当中，接着把材料表面多余的渗透剂进行清洗，经过对试件进行干燥处理，同时增加少许的显像剂，受到毛细现象的影响，可以吸收缺陷渗透剂，使用光源可以在存在缺陷的位置体现出渗透剂痕迹，接着应用于分辨缺陷的形貌特征中。涡流检测经常应用于石墨、钢铁等材料当中，用于材料表面与缺陷的检测。涡流检测技术的使用流程是：将交流线圈摆放在导电体表层，这个线圈的周边会出现交变磁场，从而形成涡流，涡流特征和导体缺陷存在密切关系，通过涡流的差异性可以对材料表层和内部问题进行严格检测。涡流检测技术具有检测速度快、成本少的特征，仅能在导电体上进行使用。

2 钢结构桥梁无损检测技术

2.1 磁粉检测技术

桥梁钢结构当中的材料通常被磁化成具备铁磁性的材料，从根源上能够平均划分磁力线部分，因为材料当中有些零件表层具有很大的问题，时常会出现局部畸形改变的漏磁现象，为了能够全面检测零件表层的缺陷，在施工期间，需要将磁粉附着在被检测的零件表层，这样在适当的阳光照射条件下，可以更好地发现检测零件表层和内部存在的问题。磁粉探伤凭借自身具有的多样化优势，广泛应用于钢结构桥梁检测中，因为磁粉检测主要是利用表层磁粉的改变判断缺陷，所以仅能检测磁性金属结构表层或者是仅表层存在的问题，不能深入判断零件的缺陷，磁粉检测的结果需要使用人眼进行辨别，这就对工作人员提出非常严格的要求，同时磁化后需要在钢材内部产生磁场，形成应力，需要进行退磁处理。

2.2 渗透检测技术

渗透检测技术在应用过程中，需要彻底清理被检测对象表层的灰尘、油漆及油泥，然后使用刷子或者是喷雾器对表层喷刷荧光染料或着色剂。如果钢材出现裂缝后，荧光染料或者是着色剂就会渗透其中，增加干燥剂之后，使用紫外线灯指定光源进行照射过程中，就会裸露出裂缝的形状、位置及大小。渗透检测技术具有成本少、操作简单等优势得到广泛使用；该技术具有的劣势：不能精准测定裂缝的深度、不能检测表层出现涂料、铁锈等构件。

2.3 射线照相技术

X射线与γ射线是射线检测技术使用过程中经常使用的两种方法，在指定胶片中会发挥感光作用，主要检测体积型缺陷与焊缝病害。射线扫描检测对象后，吸收裂缝处后，致使胶片感光程度存在较大差异，进而显露出裂缝的位置。射线检测技术能广泛应用于材料中，如：放射材料、金属材料及复合材料等，可以利用计算机直接形成立体图像，以三维方式显示出裂缝的形状、位置、深度及大小等，是无损检测方式中灵敏度非常高的一种技术。由于射线检测伴随着检测对象厚度的增加而不断衰弱，致使射线检测技术不能对垂直于射线方向的薄层缺陷进行检测，非常依赖设备，技术成本较高，同时射线对人体健康造成严重危害，使用过程中需要加强防护。

2.4 超声波检测技术

超声波检测技术在使用过程中通过超声波检测构件表层存在的裂缝与缺陷，该技术具有较强的穿透力，灵敏度非常高，是能够检测出钢结构零件早期裂痕的一种方法。超声波检测技术应用时将高频声波射入被检测构件中，如果被检测构件存在特殊情况时，超声波会在构件存在缺陷位置进行散射，使用探头接受异常变化的波形信号，同时放大分析这个波形，然后精准辨别出裂缝与裂缝位置的大小。超声波探伤通常包含表面波、横波及纵波，在钢结构桥梁当中经常使用横波探伤。腐蚀检测通常将超声波作为主要检测方法，使用超声波对被检测构件的厚度进行检查，如果构件厚度与原来相比变薄，就可以断定其出现腐蚀的情况。

2.5 涡流检测技术

涡流检测是将电磁感应原理作为基本条件，受到交变磁场的影响，形成感应涡流，激发次级感应磁场，同时和原始交变磁场互相作用，促使电流改变，其广泛应用于导电材料的检测中。如果钢结构桥梁当中出现夹渣、裂痕或者是气泡等问题时，导体的涡流就会发生改变。涡流检测技术经常适用于薄、小及细的导电材料中，不用接触就能完成自动化检测，同时检测速度非常快；其具有的缺点是不能检测内部存在缺陷的材料，同时探伤深度和表面探伤灵敏度之间存在矛盾，不能进行定量检测。

3 无损检测技术在钢结构桥梁中的应用

3.1 工程概况

某桥梁使用五跨连续钢箱梁，该桥梁的长度大约为62.9 m，宽度为10.3 m，天桥主梁等高度双室双箱截面。

3.2 技术特点及要求

由于该工程钢箱梁关系到工厂中制作构件，因此需要对工厂焊缝与现场安装进行严格检验。针对该工程中结构工程是钢箱梁桥梁的实际状况，结合质量验收标准中制定的关于超声波检测的要求，需要遵照以下方法探伤该桥梁的焊缝：①该工程当中的钢结构桥梁主要分为面板、底板、隔板及腹板等几个部分，天桥主桥上部分结构使用型号为Q627QC钢材，母材厚度为16 mm与18 mm；②钢箱梁焊缝具有两种要求，即：一级和二级，一级与二级焊缝要求需要展开100%超声波探伤，同时还需要进行10%的射线探伤。

3.3 无损检测方法选定

当检测工厂中焊缝过程中，将T形接头和对接焊缝等作为主要内容；现场安装焊缝将分段对接焊缝作为主要内容。工厂中的T形接头需要使用超声波展开全面扫查，T型接头通常不使用射线进行检测。究其原因：①拍片时出现非常大的厚度差；②贴胶片过程中不能紧贴；③实际操作空间受到限制。通常情况下，超声波探伤是检测工厂中和现场安装对接缝的主要方法，同时在极易出现问题的地方可以使用射线检测进行检查。对钢结构桥梁检测焊缝内部中存在的缺陷时将超声波作为主要检查方法，超声波可以灵敏地检测出平面型存在的问题，射线检测可以对体积型存在的缺陷进行检测，两种方法能够同时运用。该工程当中一共包括870条一级焊缝，540条二级焊缝，两种方法一共检测出38条焊缝缺陷，图1所示是一些焊缝内部缺陷返修图，经过返修处理，检验符合要求，这样可以使钢结构生产质量得到有效保障。

图1 焊缝内部缺陷返修图

该钢结构桥梁正常使用过程中出现的裂缝，可以使用检测或者渗透检测的方法，表层存在缺陷通常不使用超声波检测或者射线检测，由于超声波检测不能及时发现表层存在的延迟性裂痕，射线检测不会灵敏地检测出细小的表面裂痕，这样可以使用磁粉检测表层存在的缺陷，如果磁粉检测不便于使用时，可以使用渗透检测的方法，表层检测可以着重检测十字交叉、焊缝起弧、T字口及收弧等相对薄弱环节，当按时检测过程中，可以利用磁粉检测看出两处疲劳的裂痕，图2为焊缝表层出现的问题。

图2 磁粉检测表面裂纹

钢结构桥梁施工建设期间可以使用螺栓连接、焊接机铆接等方法，其中焊缝检测是钢结构桥梁无损检测中的核心内容。表层裂痕、咬边及表层气孔等是常见的焊接表面缺陷；夹渣、裂缝、未焊头及气孔等是常见的内部缺陷。在钢结构桥梁检测中使用无损检测技术主要为以下方面：①检测正在施工建设的钢结构桥梁，为了对内部缺陷进行检测，可以采用射线检测方法与超声波检测方法；②针对已经投入使用的钢结构桥梁展开维护检测时，需要按时检测经常出现裂痕的位置，为了加强对表层疲劳裂痕进行检测，需要使用磁粉检测法与渗透检测法。

4 结 语

随着我国城市化进程的不断加快，逐渐凸显出钢结构桥梁具有的重要作用，同时为我国经济的提升产生积极影响，需要对钢结构桥梁的安全问题提高重视程度，使人们出行的安全得到有效保证。钢结构桥梁无损检测技术的发展形势良好，需要广泛使用这个技术，同时逐步创新与优化无损检测技术，从而全面提升钢结构桥梁的质量，保证钢结构桥梁的安全性。

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