浅谈金属结构焊缝的无损检测方法

浅谈金属结构焊缝的无损检测方法

尹培庆

中国能源建设集团云南火电建设有限公司

摘要：在钢结构的生产工艺中，普通采用焊接的工艺进行连接，钢结构的焊接质量是关键，所以在钢结构生产中的需要加强检测。为了检测焊接后的结构件是否达到质量要求，需要对焊缝进行相关的检测，但是检测不能破坏钢结构原有的形状。无损检测可以实现对钢结构的检测，当前，无损检测具有广泛的适用性，对钢结构焊缝的无损检测技术也在不断发展。

关键词：钢结构，焊缝；无损检测

自上世纪末期以来，国内的钢产量在大幅增加，在建筑施工中，钢结构的应用范围也在逐渐扩大，钢结构可以用于不同类别的建筑，如各类高层建筑、工业厂房的建造、桥梁施工、立交桥施工以及体育文化场馆的结构件制作等。随着技术的进步，建筑中施工中钢结构可以应用在不同的领域内。在钢结构生产工艺中，不同结构件之间的连接普通采用焊接的方式进行连接，如钢梁之间的连接、钢梁和支柱的连接、钢管桁架结构的连接等，有用焊接的方式具有施工简单，工程造价低的特点，焊接是钢结构制作中应用最为广泛的连接方式，焊接是钢结构建筑中的重要工序。当前建筑在向着高层和大跨度的方向发展，对焊接质量提出了更高的要求。由于钢结构的使用条件变得越来越苛刻，因为焊接质量产生的事故也在增加，所以对钢结构的检测变得越来越重要。

1无损检测的概念

无损检测是一种物理检测方法，检测利用了超声、激光、电磁等物质的特殊性质，可以在检测件不发生损害的条件下完成质量和性能的检测。通过检测可以确定检测件中是否存在质量缺陷，并分析出缺陷的位置和范围，此外还可以确定缺陷的性质和数量。无损检测优于破坏性检测，无损检测具有如下特点。第一无损检测由于是非破坏性的检测，在检测近程中不会造成被检测物的损害，检测物的使用性能不会发性改变；第二无损检测的检测范围广，由于无损检测不存在对检测物的破坏，所以可以对检测物实施全面的检测，在这方面是无损检测的优势；第三无损检测具有全程性，破坏性检测用各类原材料的检测，比如在工程力学中经常实施抗拉、扭矩、强弯等内容的检测，破坏性检验发生在产品制作前，是针对制造用材料的检测，对于产品和在用品不能实施破坏性检测。使用无损检测因不会改变被检测物的使用性能。所以，无损检测可以完成产品制作的全过程检测，检测内容包括了原材料，生产工艺的各个环节以及最终产品的检测。此外，还可以对正在使用的设备进行检测。

2常用的无损检测方法

2.1射线检测

射线检测通常应用于焊缝内部缺陷的检查。目前这种检测方式被广泛使用。射线检测采用具有放射性质量的射线，射线通过钢结构的焊缝部位，在底片上会成相。通过查看底片曝光后的焊缝缺陷分布、数量和状态，可以判定焊缝的质量情况。通过对焊缝的分类评定，可以用于产品验收的质量评判。许多目前密闭性式的钢结构容器，都可以使用射线检测，比如压力锅炉、高压容器。此外对一些大型结构件如船体，也可以采用射线检测质量的检验。根据缺陷的性质和检测范围不同，射线检测可以采用照相观察法或荧光屏显示法，此外还有电磁分离法和工业用电视察看法。通过射线检测可以准确地判定出缺陷的性质，这种方法具有很高的可靠性，底片可以长期保存。这种方法的不足之处是射线会对人体产生伤害，检测的费用高，检测周期长。

2.2超声波检测

超声波检测利用超声波完成材料内部缺陷的检测。超声波具有很高的频率，在高频作用下会产生高频机械振动。超声波检测的原理是利用超声波仪探头产生的高频波，将这类波发射到待检材料中，由于超声波在介质均匀的条件下会以恒定的速度进行直线传播，如果超声波在两种不同的介质内传播，超声波会发生反射和折射的现象，如果使用专用的探头接收这些反射或折射波，通过超声仪的分析，超声仪会以信号的形式显示在超声显示屏上，通过对显示屏上的波长和波形来分析就可以判断出缺陷的性质和位置。超声波检测的灵敏度高，操作简便易行，检测的效率高，检测成本低，对人体不会产生伤害，所以超声波具有广泛的应用范围。超声波检测的不足之处是这种探伤方法可能进行定性定量的判定，所以要求检测人员具有丰富的经验，检测结果的可靠性和操作人员的技术水平有关。

2.3磁粉检测

磁粉检测按测量漏磁方法的不同，分为磁粉法、磁感应法和磁记录法。其中，磁粉法是应用最广的。磁粉检测是利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象，进行的一种无损检验法。这种检测方法的优点与超声波检测类似，但磁粉探伤的缺点是只能发现磁性金属表面和接近表面的缺陷，而且只能作缺陷的定量分析，难以正确判定缺陷性质和埋藏深度。

2.4渗透检测

渗透检测也是一类无损检测方法，这种方法是利用了某些染料或荧光制剂具有强渗透性的特性，通过渗透作用可以显示出缺陷的位置和范围。这种方法也可以称为染色探伤或荧光剂探伤。但是这种方法也局限性，不能用来检测铁类物质的焊缝，但是可以用于检测各类优质钢、不锈钢、各类有色金属以及合金类材料，只有不具磁性，一般工件存在的缺陷都可以用这种方法检测。渗透检测和超声波以及磁粉检测具有相同的优点，但在这种方法只能用于检测工件表面和接近表面的缺陷，对于缺陷只能进行定量分析，缺陷的性质和具体位置难以判断。

2.5全息检测

全息检测是一种新型的检测方法，这种方法利用激光或声学完成全息照相，这种方法可以检测多个层面，对于缺陷的显示会通过三维立体模型的形式。全息检测技术可以准确地检测出焊缝表面或内部存在的缺陷，这种方式可以检测出缺陷的全面信息，具有全方位的特点，检测人员可以准确地判断焊缝的内在缺陷，对于质量的判定比较准。

3无损检测在建筑钢结构中的应用

在钢结构制作工艺中，焊接连接是最常用的连接方式，依据焊缝和母材的焊接位置不同，可以分为对接式焊缝和角类焊缝，对接式焊缝可以分为完全焊透的对接形式的焊缝或部分焊透的对接形式的焊缝，角类焊缝可以分为直角式的焊缝和斜角式的焊缝。根据钢结构焊接规范，焊缝的形式要结合结构的应用部位、荷载性质、焊缝分布、工作条件或应力分布等情况确定要达到的质量标准。针对不同标准的焊缝，依据钢结构的施工质量验收标准，检测分为外观质量的检查和内部缺陷的检测。外观检查通常采用目测并结合测量工具完成，而内部缺陷的检测要求实施全焊透的焊缝要采用超声波完成内部缺陷的检验。如果超声波检测的效果不好，可以通过射线探伤作进一步的判断。内部缺陷的分级要符合现行国家相关标准的要求。各种无损检测都具有一定的适用范围，对金属结构焊缝的检测中，要结合现场的情况采用最有效的方法，以保证检测结果的准确性。

4结束语

在钢结构的生产工艺中，普通采用焊接的工艺进行连接，钢结构的焊接质量是关键，所以在钢结构生产中的需要加强检测。为了检测焊接后的结构件是否达到质量要求，需要对焊缝进行相关的检测，但是检测不能破坏钢结构原有的形状。无损检测可以实现对钢结构的检测，当前，无损检测具有广泛的适用性，对钢结构焊缝的无损检测技术也在不断发展。在实施无损检测时，要注重各类检测方法的应用范围，根据检测的实际选用有效的检测方法。钢结构行业要加强对缺陷产生原因和控制方法的研究。由于钢结构的使用条件变得越来越苛刻，所以对钢结构的检测变得越来越重要。

参考文献

[1]王嘉玲.焊接质量与焊条使用[M].北京：国防工业出版社，1994．

[2]全国锅炉压力容器无损检测人员资格鉴定考核委员会组织.超声波检测[M].北京：劳动人事出版社，1989．