無損檢測技術在鋼結構橋梁中的應用

張 鑫

(青海省建筑建材科學研究院有限責任公司，青海 西寧 810008)

0 前 言

從公路交通的角度進行分析，橋梁具有非常大的使用率和負載量，橋梁自身的安全性與平穩性在確保人們生命財產安全中發揮著至關重要的作用。因為鋼結構橋梁自身具有較強的平穩性，在橋梁施工建設中的應用頻率非常高，因為橋梁受到各方面因素產生的影響，再加上人為的破壞，在一定程度上降低了橋梁的耐久性與承載能力，乃至對運營安全產生直接影響。

1 無損檢測技術

在鋼結構橋梁檢測過程中應用無損檢測技術，能夠提升橋梁使用的安全性與穩定性，同時還可以減少施工成本，提升施工質量。鋼結構橋梁檢測過程中經常使用射線檢測、滲透檢測及渦流檢測等幾種技術。其中射線檢測技術在1930年得到大量使用，特別是在航天、機械等行業中，射線強度會出現相應的減弱，在射穿物體以后，衰減幅值和物力、化學性質存在直接關系。如果物體當中出現問題，射線就會出現衰弱情況，最后導致無損與有損區域存在非常大的差別，當使用射線技術后，可以精準地辨別缺陷程度，其中X射線、中子射線及Y射線均屬于射線檢測方法，其中X射線是橋梁檢測過程中經常使用的一種類型。

滲透檢測往往應用于不能分辨、非多孔類材料表面比較小的區域中，滲透檢測技術使用期間需要輔助使用滲透劑滲透被檢測對象，滲透劑可以融入材料當中，接著把材料表面多余的滲透劑進行清洗，經過對試件進行干燥處理，同時增加少許的顯像劑，受到毛細現象的影響，可以吸收缺陷滲透劑，使用光源可以在存在缺陷的位置體現出滲透劑痕跡，接著應用于分辨缺陷的形貌特征中。渦流檢測經常應用于石墨、鋼鐵等材料當中，用于材料表面與缺陷的檢測。渦流檢測技術的使用流程是：將交流線圈擺放在導電體表層，這個線圈的周邊會出現交變磁場，從而形成渦流，渦流特征和導體缺陷存在密切關系，通過渦流的差異性可以對材料表層和內部問題進行嚴格檢測。渦流檢測技術具有檢測速度快、成本少的特征，僅能在導電體上進行使用。

2 鋼結構橋梁無損檢測技術

2.1 磁粉檢測技術

橋梁鋼結構當中的材料通常被磁化成具備鐵磁性的材料，從根源上能夠平均劃分磁力線部分，因為材料當中有些零件表層具有很大的問題，時常會出現局部畸形改變的漏磁現象，為了能夠全面檢測零件表層的缺陷，在施工期間，需要將磁粉附著在被檢測的零件表層，這樣在適當的陽光照射條件下，可以更好地發現檢測零件表層和內部存在的問題。磁粉探傷憑借自身具有的多樣化優勢，廣泛應用于鋼結構橋梁檢測中，因為磁粉檢測主要是利用表層磁粉的改變判斷缺陷，所以僅能檢測磁性金屬結構表層或者是僅表層存在的問題，不能深入判斷零件的缺陷，磁粉檢測的結果需要使用人眼進行辨別，這就對工作人員提出非常嚴格的要求，同時磁化后需要在鋼材內部產生磁場，形成應力，需要進行退磁處理。

2.2 滲透檢測技術

滲透檢測技術在應用過程中，需要徹底清理被檢測對象表層的灰塵、油漆及油泥，然后使用刷子或者是噴霧器對表層噴刷熒光染料或著色劑。如果鋼材出現裂縫后，熒光染料或者是著色劑就會滲透其中，增加干燥劑之后，使用紫外線燈指定光源進行照射過程中，就會裸露出裂縫的形狀、位置及大小。滲透檢測技術具有成本少、操作簡單等優勢得到廣泛使用；該技術具有的劣勢：不能精準測定裂縫的深度、不能檢測表層出現涂料、鐵銹等構件。

2.3 射線照相技術

X射線與γ射線是射線檢測技術使用過程中經常使用的兩種方法，在指定膠片中會發揮感光作用，主要檢測體積型缺陷與焊縫病害。射線掃描檢測對象后，吸收裂縫處后，致使膠片感光程度存在較大差異，進而顯露出裂縫的位置。射線檢測技術能廣泛應用于材料中，如：放射材料、金屬材料及復合材料等，可以利用計算機直接形成立體圖像，以三維方式顯示出裂縫的形狀、位置、深度及大小等，是無損檢測方式中靈敏度非常高的一種技術。由于射線檢測伴隨著檢測對象厚度的增加而不斷衰弱，致使射線檢測技術不能對垂直于射線方向的薄層缺陷進行檢測，非常依賴設備，技術成本較高，同時射線對人體健康造成嚴重危害，使用過程中需要加強防護。

2.4 超聲波檢測技術

超聲波檢測技術在使用過程中通過超聲波檢測構件表層存在的裂縫與缺陷，該技術具有較強的穿透力，靈敏度非常高，是能夠檢測出鋼結構零件早期裂痕的一種方法。超聲波檢測技術應用時將高頻聲波射入被檢測構件中，如果被檢測構件存在特殊情況時，超聲波會在構件存在缺陷位置進行散射，使用探頭接受異常變化的波形信號，同時放大分析這個波形，然后精準辨別出裂縫與裂縫位置的大小。超聲波探傷通常包含表面波、橫波及縱波，在鋼結構橋梁當中經常使用橫波探傷。腐蝕檢測通常將超聲波作為主要檢測方法，使用超聲波對被檢測構件的厚度進行檢查，如果構件厚度與原來相比變薄，就可以斷定其出現腐蝕的情況。

2.5 渦流檢測技術

渦流檢測是將電磁感應原理作為基本條件，受到交變磁場的影響，形成感應渦流，激發次級感應磁場，同時和原始交變磁場互相作用，促使電流改變，其廣泛應用于導電材料的檢測中。如果鋼結構橋梁當中出現夾渣、裂痕或者是氣泡等問題時，導體的渦流就會發生改變。渦流檢測技術經常適用于薄、小及細的導電材料中，不用接觸就能完成自動化檢測，同時檢測速度非?？?；其具有的缺點是不能檢測內部存在缺陷的材料，同時探傷深度和表面探傷靈敏度之間存在矛盾，不能進行定量檢測。

3 無損檢測技術在鋼結構橋梁中的應用

3.1 工程概況

某橋梁使用五跨連續鋼箱梁，該橋梁的長度大約為62.9 m，寬度為10.3 m，天橋主梁等高度雙室雙箱截面。

3.2 技術特點及要求

由于該工程鋼箱梁關系到工廠中制作構件，因此需要對工廠焊縫與現場安裝進行嚴格檢驗。針對該工程中結構工程是鋼箱梁橋梁的實際狀況，結合質量驗收標準中制定的關于超聲波檢測的要求，需要遵照以下方法探傷該橋梁的焊縫：①該工程當中的鋼結構橋梁主要分為面板、底板、隔板及腹板等幾個部分，天橋主橋上部分結構使用型號為Q627QC鋼材，母材厚度為16 mm與18 mm；②鋼箱梁焊縫具有兩種要求，即：一級和二級，一級與二級焊縫要求需要展開100%超聲波探傷，同時還需要進行10%的射線探傷。

3.3 無損檢測方法選定

當檢測工廠中焊縫過程中，將T形接頭和對接焊縫等作為主要內容；現場安裝焊縫將分段對接焊縫作為主要內容。工廠中的T形接頭需要使用超聲波展開全面掃查，T型接頭通常不使用射線進行檢測。究其原因：①拍片時出現非常大的厚度差；②貼膠片過程中不能緊貼；③實際操作空間受到限制。通常情況下，超聲波探傷是檢測工廠中和現場安裝對接縫的主要方法，同時在極易出現問題的地方可以使用射線檢測進行檢查。對鋼結構橋梁檢測焊縫內部中存在的缺陷時將超聲波作為主要檢查方法，超聲波可以靈敏地檢測出平面型存在的問題，射線檢測可以對體積型存在的缺陷進行檢測，兩種方法能夠同時運用。該工程當中一共包括870條一級焊縫，540條二級焊縫，兩種方法一共檢測出38條焊縫缺陷，圖1所示是一些焊縫內部缺陷返修圖，經過返修處理，檢驗符合要求，這樣可以使鋼結構生產質量得到有效保障。

圖1 焊縫內部缺陷返修圖

該鋼結構橋梁正常使用過程中出現的裂縫，可以使用檢測或者滲透檢測的方法，表層存在缺陷通常不使用超聲波檢測或者射線檢測，由于超聲波檢測不能及時發現表層存在的延遲性裂痕，射線檢測不會靈敏地檢測出細小的表面裂痕，這樣可以使用磁粉檢測表層存在的缺陷，如果磁粉檢測不便于使用時，可以使用滲透檢測的方法，表層檢測可以著重檢測十字交叉、焊縫起弧、T字口及收弧等相對薄弱環節，當按時檢測過程中，可以利用磁粉檢測看出兩處疲勞的裂痕，圖2為焊縫表層出現的問題。

圖2 磁粉檢測表面裂紋

鋼結構橋梁施工建設期間可以使用螺栓連接、焊接機鉚接等方法，其中焊縫檢測是鋼結構橋梁無損檢測中的核心內容。表層裂痕、咬邊及表層氣孔等是常見的焊接表面缺陷；夾渣、裂縫、未焊頭及氣孔等是常見的內部缺陷。在鋼結構橋梁檢測中使用無損檢測技術主要為以下方面：①檢測正在施工建設的鋼結構橋梁，為了對內部缺陷進行檢測，可以采用射線檢測方法與超聲波檢測方法；②針對已經投入使用的鋼結構橋梁展開維護檢測時，需要按時檢測經常出現裂痕的位置，為了加強對表層疲勞裂痕進行檢測，需要使用磁粉檢測法與滲透檢測法。

4 結 語

隨著我國城市化進程的不斷加快，逐漸凸顯出鋼結構橋梁具有的重要作用，同時為我國經濟的提升產生積極影響，需要對鋼結構橋梁的安全問題提高重視程度，使人們出行的安全得到有效保證。鋼結構橋梁無損檢測技術的發展形勢良好，需要廣泛使用這個技術，同時逐步創新與優化無損檢測技術，從而全面提升鋼結構橋梁的質量，保證鋼結構橋梁的安全性。

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