無損檢測技術在橋梁鋼結構行業中的應用

鄭宏偉　韓躍輝

[摘要]隨著城市建設加速升級以及鋼結構橋梁設計的進一步優化，鋼結構橋梁越來越多的被應用，但近些年，橋梁安全形勢依然嚴峻，橋梁發生的事故讓人們對橋梁鋼結構的檢測倍加重視。無損檢測技術有其獨有的優點，也存在著一些局限性，如何最佳的使用無損檢測技術需要進一步的研究與實踐。

[關鍵詞]無損檢測；橋梁鋼結構；應用

隨著城市化建設的加快，城市人們的交通環境變得擁擠起來，由此，橋梁不僅僅是用于兩岸間的連接，而被更多的用于城市公路交通。而對于公路交通來說，橋梁的負載量與使用率都很大，其安全穩定情況直接關系到了人們的人身安全。鋼結構橋梁由于其出眾的穩定性，在橋梁建設中被廣泛的應用，但橋梁面對著超常載荷、偶發載荷等的作用，并且還要經受天氣、自然災害等考驗，加上人為因素的損害，這些都會導致橋梁承載能力和耐久性降低，甚至影響運營安全。因此，研究鋼結構橋梁的穩定性與檢測技術，具有很強的現實意義。

一、鋼結構橋梁的檢測內容

橋梁檢測或是保養維修的主要對象是橋梁及有關聯的各部結構及各構件結構的裂縫、變形、位移等損壞，它是衡量橋梁建設的重要工作，尤其是檢測環節是橋梁養護與管理的前提，是選擇養護維修對策，進行項目工序的重要依據，更是確保橋梁建筑安全穩定使用的前提，是人們生命財產安全的保證。

對橋梁進行檢測的內容，不同的橋體結構內容也不相同。一般來講要檢測的內容有以下幾點：一是檢查鋼結構橋梁構件表面是否完好，查看漆面涂層有沒有起皮、剝落或鋼結構表面是否有銹斑等。其中尤其要注意，在陰暗面、積塵較多、有積水的地方有沒有出現銹蝕。若出現銹蝕較嚴重的情況，則需要進一步的測量實際剩余結構的鋼板厚度。二是進一步檢查構件有沒有硬彎、扭曲、穿孔、材料爆皮或開裂等損害。尤其要檢測承受反復應力或是張力的構件連接處或桿板接口處、焊接點的端部等重點部位。三是檢查鋼結構桿件的平直度，當承重桿的彎曲矢度在大于桿件長度1%?；蚴抢瓧U的彎曲矢度大于桿件長度的五百分之一時，需要注意承重桿件彎曲對橋體結構的影響。四是檢查鉚釘等小型零件是否有松動或是銹蝕的情況。檢查高強度螺栓是否完好、有無松動等情況，尤其要持續關注這些零件的使用情況。

二、橋梁鋼結構無損檢測技術

無損檢測技術即非破壞性檢測，要求在不破壞檢測對象原來的狀態、屬性的前提下，檢測得到物體的物理、化學情報所采用的檢查方法。無損檢測技術不但要保證產品質量、使用安全，還要節省檢測成本，得到可靠數據。一般方法有以下幾種：

1.磁粉檢測

磁粉檢測技術（MT技術）是利用被磁化后的鐵磁性材料，在被檢對象上產生磁力線，如果鋼結構存在缺陷，磁力線就會發生局部扭曲，進而產生漏磁場，漏磁場吸附缺陷上的磁粉，可見鋼結構表面的磁痕，從而可以確定鋼結構存在缺陷。

2.滲透檢測

滲透檢測（PT技術）是在被檢結構的表面施加含有熒光材料的滲透液，滲透液經構件的孔隙的滲透，進入表面開口的缺陷中，經祛除多余滲透液并干燥后，在被檢工件表面施加顯像劑，在合適的光照下，缺陷中的滲透液被顯像顯示，從而達到檢測缺陷的效果。滲透檢測對被檢對象的表面光潔度要求較高，而且適用于構件有開裂、凹陷等情況，造成漏檢的可能性大。

3.渦流檢測

渦流檢測（ET技術）是利用金屬材料在交變磁場的作用產生的渦流，在導體中產生感應電流，該電流產生電磁場與初級磁場相疊加，進而使檢測線圈中電流發生變化，根據渦流的分布和大小檢測出線圈中電流變化，進而檢測出構件缺陷的部位。該檢測方法對形狀規則的材料的檢測比較準確且迅速，但對于結構復雜的構件不適合，容易產生錯誤。

4.射線檢測

射線檢測（RT技術）是利用射線機或放射性同位素作為放射源產生射線，射線如果被吸收和衰減，說明被檢測結構存在著厚度差，在吸收了不等數量的光子后，經過暗室處理后，可以得到構件缺陷影像。

5.常規超聲波檢測

機械波（UT技術）的原理與射線檢測類似，是利用頻率大于20000MHz的超聲波，根據波傳播時，介質振動的縱波和橫波的不同反映，通過部分反射回來的超聲波，經過儀器的處理，記錄構件上的缺陷位置。超聲波檢測根據方式不同，可以利用反射的時差，又可分為超聲波衍射時差檢測技術。根據探頭晶片反映的聲場疊加干涉，可以分為超聲陣列換能檢測。

三、鋼結構橋梁無損檢測技術的應用

橋梁鋼結構中焊接接頭是鋼結構安全的重要一環。對于焊接接頭的質量，是決定橋梁鋼結構的整體工程質量的關鍵。鋼結構焊接接頭的焊接過程的誤差控制要做到非常嚴格，而焊接過程中由于人為操作不當、構件組裝偏差等造成的結構應力等一些因素，會造成鋼結構構件出現缺陷。橋梁鋼結構焊接接頭的常見缺陷有咬邊、表面氣孔、表面裂紋、夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等。

在對這種缺陷進行無損檢測的方法，如超聲波檢測技術在橋梁鋼結構中主要用來檢測翼緣板、腹板、底板對接焊接接頭和部分T型焊接接頭等部位：射線檢測的對象主要為翼緣板、腹板和底板對接焊接接頭，其中翼緣板對接焊接接頭的質量最為關鍵。超聲波檢測技術和射線檢測技術一般用來檢測焊接接頭的內部缺陷，并對缺陷進行定性、定位和定量，對于超標缺陷應進行返修，返修后還應進行復檢。磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測是在外觀檢查、超聲波檢測和射線檢測結束之后進行，一般用于檢測焊接接頭的表面及近表面缺陷，發現超標缺陷也應進行返修，返修后復檢。

四、未來的主流無損檢測技術探討

無損檢測技術在國家經濟建設中將發揮重要的作用，尤其是在大型工程項目上與建筑結構的維護中尤其重要。無損檢測不但能避免建筑物的損害，還能夠節約大量的人力物力。而在對新技術的研究與使用上，我國與國際先進技術上還有差距，一些技術的使用尚未成熟，造成了技術與資源上的浪費。無損技術的發展勢必會結合自動化與智能化，形成無人的、實時的監測與檢測技術，提升建筑結構的維修與保養效率。同時，在對于小型構件與復雜的構件，無損技術也在逐漸的發揮其靈活的優勢，今后還需要在抗干擾與自動識別方面多做研究，提高其檢測的準確性與及時率。未來對于射線與超聲波檢測技術的結合是發展的重點方向，尤其是TOFD（超聲波衍射時差檢測技術）和相控陣技術可以提供可靠和精確的結果，并且數據分析容易，是一種可靠的橋梁焊縫無損檢測技術，將會在鋼結構橋梁結構驗收中廣泛應用，如何因地制宜的用好該項技術，是未來研究的重點。

五、結語

本文以無損技術的介紹為主線，對于鋼結構橋體無損檢測做了討論，對于未來的無損檢測應用領域做了展望。在技術高速發展的今天，每一項技術都不是萬能的，因此，做好橋體的建設與后期的監控十分重要，一些技術要因地制宜的選擇，要充分考慮到造成構件損害的內外因素，適當的選擇檢測方法，實現檢測數據與實地調研的有效結合，進而準確的選擇養護方案。同時，做好設計、建筑施工與養護人才隊伍建設也非常重要，對于新技術的應用與研究，需要多方人才的配合與聯系，加強人才隊伍的培養與專業技術的培訓，以適應新技術的應用要求。對于不同檢測條件下的檢測結果的分析和對更多實際情況的分析方面，還需要進行大量的工作，需要專家學者不斷的研究與探討。