无损检测技术在钢结构厂房检测的应用

摘要：在钢结构厂房工程建设中，对其施工质量尤其是材料和焊缝质量进行检测，是保障和提升厂房建筑安全性与可靠性的重要途径。目前，工程上普遍采用无损检测技术对钢结构厂房的钢构件质量进行检测，该技术可检测钢构件表面和内部是否存在缺欠，能够精确定位缺欠的位置和具体信息，并因其非破坏性及检测效率高等特点而发展迅速。针对无损检测技术的方法分类、典型特点及其应用进行了探讨分析，梳理了各种无损检测技术的适用性与局限性。同时，结合工作实践对无损检测领域中使用频率最高的超声探伤检测规范及检测方法进行了较详实的说明，介绍了检测中典型问题的处理方式，具有较强的实用性、可操作性，为钢结构厂房工程质检人员提供借鉴参考。

关键词：钢结构厂房；焊缝质量；无损检测技术

钢结构工程因其工业化程度高、施工周期短、结构特性佳等特点，广泛应用于生产、办公、仓储等厂房建设中，具有良好的综合经济效益。随着钢结构厂房应用需求与建设规模的不断增加，厂房的建筑质量与建筑安全正越来越受到施工方与使用方的广泛关注，而焊接与焊缝质量是钢结构工程建筑质量控制的关键因素之一。企业施工过程中，在规范焊接工艺及焊接流程的同时，做好焊缝质量的检测，是保障和提升钢结构工程质量与可靠性的有效手段［1］。其中，以不损伤被测对象性能为前提的无损检测技术，可利用超声、射线、电磁、渗透等方法，实现对被测对象的缺欠及不均匀性进行无损害的探伤、检测和评价，对其缺欠进行定量、定位和定性，与传统的钢结构厂房焊缝检测技术相比，能够规避被测对象检测后的修复处理流程，在检测效率、规范性和破坏性等方面都具有明显的优势，在工程上正逐步得到广泛应用，成为检验和控制钢结构焊接质量的有效手段［2］。

1钢结构厂房无损检测技术类型

目前，钢结构厂房材料及焊缝质量检测中常用的无损检测技术类型主要包括超声波检测、射线检测、磁粉检测、涡流检测和渗透检测，其中，超声波与射线检测主要实现对被测对象内部缺欠的识别，而磁粉、涡流和渗透检测主要针对被测对象表面与近表面缺欠的检验［3－6］。

1．1超声波检测技术

超声波检测（UltrasonicTesting，UT）是利用超声检测仪超声波的反射和透射特性，对于钢结构等金属材料的检验，常用频率范围为1～5MHz，可对焊缝中的裂纹、未焊透、未熔合、夹渣气孔等缺欠进行检测，并测定缺欠的埋藏深度和自身高度。超声波穿透力强、检测设备轻便、检测成本低、检测效率高，能即时获取检测结果，实现自动化检测和永久性记录。同时，超声波检测从检测对象的材料、制造工艺、形状尺寸、缺欠特点等方面来讲都具有广泛的适用性，因此成为工业无损检测领域应用最为普遍的方法之一。该技术的局限性在于较难检测出形状复杂或表面粗糙工件以及粗晶材料中的缺欠，较难判定缺欠的性质。

1．2射线检测技术

射线检测（RadiographicTexting，RT）是利用X射线或γ射线辐照钢结构的焊缝部位，并在试件背面感光底片上获得能够反映射线吸收特性差异的黑度影像，从而通过射线的衰减程度来检测焊缝中未焊透、气孔、夹渣等缺欠。射线的吸收特性差异取决于材料的厚度与密度差，可评定缺欠的种类和形，定位准确，显示直观。射线检测的局限性在于其成本较高，较难检测出焊缝中的细小裂纹和未熔合，同时在检测过程中还需特别注意操作人员的射线辐射防护安全。

1．3磁粉检测技术

磁粉检测（MagneticParticleTesting，MT）是利用漏磁场与磁粉来检测铁磁材料表面和近表面不连续的一种无损检测方法，检测程序主要包括预处理、磁化、施加磁粉或磁悬液、磁痕的观察与记录、缺欠评级、退磁和后处理等。磁粉是具有高磁导率、低矫顽力和低剩磁的铁磁粉末，当利用磁粉探伤设备将被检工件磁化时，会在其近表面缺欠处产生漏磁场，磁粉会在漏磁场处被吸附而显示磁痕，进而可快速识别缺欠的位置、形貌和严重程度，并可对焊接质量进行分级。该技术具有灵敏度高、显示直观、操作简单、成本低廉等优势，适用于钢结构厂房铁磁性材料制板材、管材、焊接接头等表面或近表面缺欠的检测，但不适用于非铁磁性材料检测，并且难以确定缺欠的深度。

1．4涡流检测技术

涡流检测（EddyCurrentTesting，ET）是利用感应涡流的电磁效应评价试件的无损检测方法，当试件接近通有交变电流的激励线圈时，可在导体中感应涡流，通过测量涡流反作用引起的激励线圈电压或阻抗的变化可测定出试件表面与近表面缺欠的坐标位置和相对尺寸，常用的测量技术包括静态测量与动态测量。该技术具有非接触、无需耦合介质、检测速度快等特点，但较难检测出远离检测面的内部缺欠。

1．5渗透检测技术

渗透检测（PenetrantTesting，PT）通过渗透、多余渗透剂的去除、显像等程序，在试件表面开口不连续处形成可见的显示，适用于确定金属焊缝中的表面开口缺欠。一组渗透检测的材料包括渗透剂、去除剂和显像剂，检测方法主要有荧光渗透检测、着色渗透检测和两用（荧光／着色）渗透检测，施加显像剂后显示出的点或线状特征，提供了揭示不连续性质的信息。该技术不需要复杂的流程和设备，检测结果清晰，但不能检测出表面未开口的内部缺欠，难以确定缺欠的深度。

2钢结构厂房无损检测技术的应用

2．1钢结构厂房的检测内容及标准

钢结构厂房的检测通常包括如下内容：检测檩条的尺寸规格及材质；检查梁柱的拼接、焊接质量及尺寸规格，对焊缝外观质量进行检验，对梁柱腹板与翼缘板等焊缝进行无损检测；检查构件涂层；对钢结构进行结构校核计算［7］。钢结构厂房施工验收依据的主要国家标准为2020年重新修订并实施的GB50205－2020《钢结构工程施工质量验收规范》［8］，为进一步提升我国钢结构工程质量提供了重要的技术保证。该标准中强制要求一、二级焊缝应进行内部缺陷的无损检测，采用超声波探伤或射线探伤，一级焊缝检测比例为100％，按照国家标准GB50661－2011《钢结构焊接规范》［9］的规定进行B级检验，Ⅱ级要求验收；二级焊缝检测比例为20％，按照GB50661－2011的规定进行B级检验，Ⅲ级要求验收。焊缝超声波检测的检测方法与检测等级参照的标准为GB／T11345－2013《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》［10］，该标准规定了母材厚度不小于8mm，检测时焊缝及其木材温度在0～60℃的低超声衰减金属材料熔化焊焊接接头手工超声检测技术，标准中的验收等级依据GB／T29712－2013《焊缝无损检测超声检测验收等级》［11］。当不能采用超声波探伤或对超声检测结果有疑义时，可采用射线检测验证。焊缝外观质量的检验方法为观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查，当有疲劳演算要求时，采用渗透或磁粉探伤检查［12］。

2．2钢结构厂房焊缝超声无损检测

在应用超声无损检测技术对钢结构厂房焊缝进行检测时，超声检测仪及超声检测系统应在校准有效期内进行性能测试，并具有仪器性能测试报告。每次检测前应设定时基线和灵敏度，并考虑温度的影响，参考灵敏度的设定可在横孔技术、平底孔技术、矩形槽技术与串列技术中选用，且应与随后的焊缝检测采用同种技术。检测过程中的噪声电平应保持在评定等级－12dB以下。耦合剂应选用适当的液体或糊状物，具有良好的透声性和事宜流动性。探头移动区域应足够宽，以保证声束能覆盖整个检测区域［13］。以某电气设备生产企业钢结构厂房建设工程为例，图1所示为该工程施工质量验收中钢柱、钢梁焊接接头焊缝无损检测检验报告。报告中详细记录了检测仪器、检测规范及设置、评定结果等信息。在超声无损检测技术的实际应用中，检测准确率会受被测对象的结构特性差异以及检验员主观判断因素的影响。例如，在超声近场区，超声波会由于干涉现象形成近场盲区。在专用管材检测中，管材壁厚通常小于10mm，部分区域的声压会达到极大值，如果缺欠尺寸较小，则会因形成较大回波声压而误判为缺陷需返修；部分区域声压也可能达到极小值，如果存在尺寸较大的缺欠，则会因回波声压较小而导致漏检。另一方面，钢管的检验面均为曲面，而超声波斜探头与管材检测面的接触为线接触，会导致超声波发生散射，降低检测灵敏度。针对以上问题，在检测实践中通常采用以下方法和措施来提升检测准确率。（1）合理选择检测探头，依据被测对象的特点，合理配置超声检测仪参数，包括探头晶片尺寸、频率、K值和前沿距离等，以保证避开近场区进行检验。（2）在低碳钢或低合金钢为材质的钢管超声无损检测中，通常频率为2．5MHz时可达到检测灵敏度要求，并且近场区长度也会较小。（3）对于小口径且壁厚较簿的钢管，在运用超声检测时应选用小尺寸斜探头，并尽量使前沿距离小于6mm。（4）对检验结果的评定必须综合考虑单面双侧的检测结果，出现不能确定的情况时，还需要通过射线检测进行检验。（5）制定更加完善的检验步骤及检测工具管理办法，加强检测人员知识技能培训，进一步提升检测人员的业务水平和质量意识，缩小不同检验人员之间的水平差异。在现场检验中通过以上措施的贯彻和实施，超声检测的准确率以及不合格管材等物资的检出率得到了有效提升，保证了工程质量的同时，降低了运输成本及装卸费用。

3结束语

在钢结构厂房检测中应用无损检测技术，可以快速、准确地发现焊缝中存在的一系列隐蔽性质量问题，该技术已在各种钢结构工程质量验收规范中广泛应用。同时，各种无损检测技术都具有其各自的适用性与局限性。在钢结构厂房结构及焊缝质量检测实践中，应根据检测对象的特点选用合理的检测方法，优化检测流程，并通过多种方法互相检验，这不仅有利于工程质量控制，而且还能有效降低成本，成为提升钢结构厂房安全性的重要保障。

参考文献：

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［2］谢谦．焊缝无损检测在钢结构建筑中的重要性简析［J］．房地产导刊，2019（8）：236．

［3］郭延常，王鹏．无损检测技术在浮选机加工制造中的应用［J］．机电工程技术，2018，47（7）：160－162．

［4］邹斌．钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究［D］．南昌：南昌大学，2010．

［5］胡丹，高向东，张南峰，等．焊缝缺陷检测现状与展望综述［J］．机电工程，2020，37（7）：736－74．

［6］王姗．无损检测技术在钢结构桥梁中的实践研究［J］．住宅与房地产，2020（23）：180．

［7］刘砚辉．钢结构厂房损伤检测方法研究［J］．工程建设与设计，2017（4）：34－35．

［8］GB50205－2020．钢结构工程施工质量验收规范［S］．北京：中国计划出版社，2020．

［9］GB／T50661－2011．钢结构焊接规范［S］．北京：中国建筑出版社，2011．

［10］GB／T11345－2013．焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定［S］．北京：中国标准出版社，2013．

［11］GB／T29712－2013．焊缝无损检测超声检测验收等级［S］．北京：中国标准出版社，2013．

［12］陈火生，余兆城，施翔．钢结构验收焊缝超声无损检测标准应用讨论［J］．产业科技创新，2020，2（34）：49－50．

［13］董磊．钢结构工程的质量检测［J］．安徽建筑，2019，26（7）：212－213．

作者：张明 田涛 单位：淄博市产品质量监督检验所