近年来,由于经济发展迅速以及国家大力支持倡导装配式钢结构建筑,建筑行业进入到一个新的发展阶段。在这样的环境下,钢结构企业如雨后春笋般出现,但有部分企业专业技术人员不足,技术资质不够,生产制作出来的钢结构工程出现严重的质量问题,甚至是引发工程事故,造成重大经济损失和人员伤亡。检测钢结构工程质量安全,预防重大事故的发生成了钢结构工程中一个不可忽视环节。
焊接作为钢结构建筑主要连接方式之一,其质量好坏对整个建筑工程起着举足轻重的作用。一般检测钢结构工程安全性和可靠性办法有三种:模拟试验、破坏性试验、无损检测。
模拟试验是按一定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等,模拟在其运行环境中的工作状态,测试、评价建筑钢结构的安全性和可靠性。但其成本高,周期长,工艺复杂。
破坏性试验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。优点是测结果精确、直观、误差和争议性比较小,但破坏性试验只适用于抽样,而不能对全部工件进行试验,不能得出全面、综合的结论。
无损检测则能对原材料和工件进行100%检测,且经济成本相对较低。
无损检测概念
无损检测(NondestructiveTesting缩写 NDT)是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下,对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。根据物理原理不同,无损检测方式多种多样。钢结构建筑工程中普遍使用的有渗透检测(PT)、磁粉检测(MT)、射线检测(RT)、射线照相检测(RT)和超声检测(UT)。
钢结构建筑常用无损检测方法原理、适用范围、优缺点
渗透检测
液体渗透检测(Liquid Penetrant Testing)是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷的无损检测方法,简称渗透检测。
原理:将渗透液借助毛细管作用渗入工件的表面开口缺陷中,用去除剂清除掉表面多余的渗透液,将显像剂喷涂在被检表面,经毛细管作用,缺陷中的渗透液被吸附出来并在表面显示。
基本步骤:预处理、渗透、去除、干燥、显像和后处理。
适用范围:适用于表面裂纹、折叠、冷隔、疏松等缺陷的检测。
主要优点:显示直观;操作简单;渗透检测的灵敏度很高,可检出开口小至1μm的裂纹。
主要局限:它只能检出表面开口缺陷;粗糙表面和孔隙会产生附加背景,从而对检测结果的识别产生干扰;对零件和环境有污染。
磁粉检测
磁粉检测(Magnetic Particle Testing)是基于缺陷处漏磁场与磁粉的相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。
原理:当被检材料或零件被磁化时,表面或近表面缺陷处由于磁的不连续而产生漏磁场;漏磁场的存在,亦即缺陷的存在,借助漏磁场处聚集和保持施加于工件表面的磁粉形成的显示(磁痕)而被检出;磁痕指示出缺陷的位置、尺寸、形状和程度。
基本步骤:预处理、磁化工件、施加磁粉或磁悬液、磁痕分析与评定、退磁和后处理。
适用范围:各种裂纹、夹杂(含发纹)、夹渣、折叠、白点、分层、气孔、未焊透、疏松、冷隔等。
主要优点:显示直观;检测灵敏度高,可检测开口小至微米级的裂纹;设备简单(主要设备为磁粉探伤机),操作简便,结果可靠,价格便宜;
主要局限:只能检测铁磁性材料的表面和近表面缺陷,而不适用于非铁磁性材料。某些应用中,还要求探伤之后给被检件退磁。
超声检测
超声检测(Ultrasonic Testing)是利用超声波(常用频率为0.5~25MHz)在介质中传播时产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。
原理:对透过被检件的超声波或反射的回波进行显示和分析,可以确定缺陷是否存在及其位置以及严重程度。
检测方法:主要有脉冲回波法和超声穿透法,其中以脉冲回波法应用最广。
主要优点:适用多种材料与制件的检测;可对大厚度件(如几米厚的钢件)进行检测:能对缺陷进行定位;设备轻便,可现场检测。
主要局限:常用的纵波脉冲发射法存在盲区,表面与近表面缺陷难以检测;试件形状复杂对检测可实施性有较大影响;为耦合传感器,要求被检面光滑。要有参考标准。检测者需要较丰富的实践经验。
射线照相检测
射线照相检测(Radiographic Testing)是基于被检件对透入射线的不同吸收来检测零件内部缺陷的无损检测方法。
原理:由于零件各部分密度差异和厚度变化,或者由于成分改变导致的吸收特性差异,零件的不同部位会吸收不同量的透入射线。
适用范围:适用于体积型缺陷,如气孔、疏松、夹杂等的检测,也可检测裂纹、未焊透、未熔合等。
主要优点:可检测工件内部的缺陷,结果直观,检测对象基本不受零件材料、形状、外廓尺寸的限制。
主要局限:三维结构二维成像,前后缺陷重叠;被检裂纹取向与射线束夹角不宜超过10°,否则将很难检出。射线的辐射生物效应可对人体造成损伤,必须采取妥善的防护措施;成本高,要有高素质的操作和评片人员。
结语
每种无损检测方法原理特点各不相同,适用范围也不相近,在钢结构建筑中运用时,根据结构整体性能,选择最合适的检测方法,从而达到最准确最合理的安全性、质量性评估,避免建筑事故的发生。