鋼結構檢測基礎知識
鋼結構中所用的構件一般是由鋼廠批量生產,並需有合格證明,因此材料的強度及化(huà)學成分是有良好保證的。工程(chéng)檢測的重(chóng)點在於安裝、拚接過程中產生的質量問題。
一、鋼結構(gòu)工程中主要的檢測內容有:
(1)構件尺寸(cùn)及平整度的檢測;
(2)構件表麵缺陷的檢測;
(3)連接(焊接、螺栓(shuān)連接)的檢測;
(4)鋼材鏽蝕檢測;
(5)防火塗層厚度檢測。
如果鋼材無出廠合格證明,或對其質量有懷疑(yí),則應增加鋼(gāng)材的力學性能試驗,必要時再檢測其化學成分。
二、鋼結構各檢測(cè)規範的應用範圍
三、構件尺寸及平整度的檢測
每個尺寸在構件的3個部位量(liàng)測, 取(qǔ)3處的平(píng)均值作為該尺寸的代表值。鋼構件的尺寸偏差應以設計圖紙規定的尺寸為基準計算尺寸偏差;偏差的允許值應符合其產品標準的要求。
梁和(hé)桁架構件的變形(xíng)有平麵內的垂直變形和(hé)平麵外的側向變形,因此要檢測兩個方向的平直度。柱的變形主要有柱身傾斜(xié)與撓曲。
檢查時可先目測,發現有(yǒu)異常情況或(huò)疑點時,對梁 、桁架可在構件支點間拉(lā)緊一根鐵(tiě)絲或細線,然後測量各點的垂度(dù)與偏差;對柱的傾斜可用經緯儀或鉛垂測量(liàng)。柱撓曲可在構件支(zhī)點間拉緊一根鐵絲或(huò)細線測量。
四、構件表(biǎo)麵(miàn)缺陷的檢測——磁粉(fěn)探傷
1、磁粉探傷的基本原理
外加磁場對工件(jiàn)(隻能是鐵磁性材料)進行磁化,被磁化後的工(gōng)件(jiàn)上(shàng)若不存在缺陷(xiàn),則它(tā)各部位的磁特性基本一致,而存在裂紋、氣孔或非金屬物夾渣等缺陷(xiàn)時,由於它們會在工件上造成氣隙或不導磁的間隙,使(shǐ)缺陷部位的(de)磁(cí)阻大大增加,工件內磁力線的正常傳播遭到阻隔(gé),根據磁連續性原理,這時磁化場的磁力線就被迫改變路徑而逸出工件,並在工件(jiàn)表麵(miàn)形(xíng)成漏磁場。
漏磁場的強度主要取決磁化場的強度和缺(quē)陷對於磁(cí)化場垂直截麵的影響程度。利(lì)用磁粉就可以將漏磁場給予顯示或測量(liàng)出來,從而分析判(pàn)斷出缺陷的存在與否及其位置(zhì)和大小。
將鐵磁性(xìng)材(cái)料(liào)的粉未撒在工件上,在有漏磁場(chǎng)的位置磁粉就被吸附,從而(ér)形成顯示缺陷形狀的磁(cí)痕(hén),能比較直觀地檢出缺陷。這種(zhǒng)方(fāng)法是應用(yòng)最早(zǎo)、最廣的一(yī)種無損檢測方法(fǎ)。
磁粉一般用工業(yè)純鐵或氧化鐵製(zhì)作,通常用四氧化三鐵(Fe3O4)製成細微顆粒的粉末作為磁粉。磁粉可分為熒光磁粉和(hé)非熒光磁粉兩大(dà)類,熒光磁粉是在(zài)普通磁粉的顆粒外(wài)表麵塗上了一層熒(yíng)光(guāng)物質,使它在紫外線(xiàn)的照射下能發出熒光,主要的作用是提高了對比度,便於觀察。
磁(cí)粉檢測又分(fèn)幹法和濕法兩種:
幹法 —將磁(cí)粉直(zhí)接撒在被測工(gōng)件表麵。為便於磁粉顆粒向(xiàng)漏磁場滾動(dòng),通常幹法檢測所用的磁粉顆粒較大,所以檢測靈敏度(dù)較低。但是在被測工件不允許采用濕法與水或(huò)油接觸時,如溫度較(jiào)高的(de)試(shì)件,則隻能采用幹濕法。
濕法(fǎ) —將磁粉懸浮於載液(水或煤油等)之中形成磁懸液噴撒於被測工件(jiàn)表麵,這時磁粉借助液體流動性較好的特(tè)點,能夠比較容易地向微弱的漏磁場移動,同時由於濕法流動性好就可以采用比幹法更加細的磁粉,使磁粉更易於被微小(xiǎo)的漏磁場所吸附,因此(cǐ)濕法比幹法的檢測靈(líng)敏度高(gāo)。
2、磁粉探傷的(de)一般程(chéng)序
(預處理-磁(cí)化 -施(shī)加磁粉 -觀察記錄)
1. 預處理
將構件表麵的油脂、塗料以及鐵鏽等去掉,以免影響磁粉附著在缺陷上。
2. 磁 化
選用適當的(de)磁化方法和磁化電流(liú),接通電源,對構件進行磁化 。
3.施加(jiā)磁粉
按所選的幹法或濕法施加(jiā)幹(gàn)粉或磁懸液。
4.觀察記錄
用非熒光磁粉(fěn)擦(cā)傷時,在光線明亮的地方,用自然光或燈光進行觀察;用熒(yíng)光磁粉擦傷時(shí),則在暗室等暗處用紫外燈進行觀察。
五(wǔ)、連接(焊接、螺栓連接)的檢測
鋼結構的許多(duō)質(zhì)量事故出在連接上,故應將連接作為重點對象進行檢查。
連接板的檢查包括:1)檢測連接板尺寸(尤其是厚度)是否符合要求;2)用直尺作為靠尺(chǐ)檢查其平整度;3)測量因螺栓孔等(děng)造成的實際尺寸的減小;4)檢測有無裂縫、局部缺損(sǔn)等損傷。
對於螺栓連接,可用目測(cè)、錘敲相結合的方法檢查。並用扭力扳手(當扳手達(dá)到一定的(de)力矩時,帶有聲、光指示(shì)的扳手)對(duì)螺栓的緊固性進行複查,尤(yóu)其(qí)對高強螺栓(shuān)的連(lián)結更應仔細檢查(chá)。此外,對螺栓的直徑、個數、排列方式也(yě)要一一檢查。 焊接連接(jiē)目前應用最廣,出事故也較多,應檢(jiǎn)查(chá)其缺陷。焊縫的缺陷種類不少,如圖所示,有裂紋、氣孔、夾渣、未熔透、虛(xū)焊、咬(yǎo)邊、弧坑等。
檢(jiǎn)查焊(hàn)縫缺陷時,可用超聲探傷儀或射線探測(cè)儀檢測。在(zài)對焊縫的內(nèi)部缺陷進行探(tàn)傷(shāng)前應先進行外觀(guān)質(zhì)量(liàng)檢查。
焊縫表麵質量的檢驗可目(mù)測或用(yòng)10倍(bèi)放大鏡,當存在疑義時,采用磁粉或(huò)滲透擦傷。如果焊縫外觀質量不滿足規定要求,需進行修補。
焊縫(féng)的(de)外形尺寸一般用焊縫檢驗(yàn)尺測量。焊(hàn)縫檢(jiǎn)驗尺由主(zhǔ)尺、多用尺和高度標尺構成,可用於測量焊接母材(cái)的坡口角度、間隙、錯(cuò)位、焊縫高度、焊(hàn)縫(féng)寬(kuān)度和角焊縫高度。
六、鋼材鏽蝕的檢測
鋼結構在潮(cháo)濕、存水(shuǐ)和(hé)酸堿鹽腐蝕性環境中容易生鏽,鏽蝕導致鋼材截麵(miàn)削弱,承載力下降。鋼材的鏽蝕程度可由其(qí)截麵厚度的變化(huà)來反應。檢測鋼(gāng)材厚度(必須(xū)先除鏽))的儀器有超聲波測厚儀(聲速設定、耦合劑)和遊標卡尺。
超聲波測厚儀采用脈衝反射波(bō)法。超聲波從一種均勻介質向另一種介質傳播時,在界(jiè)麵會發生反射(shè),測厚儀可測出探頭自發出超聲波至收到界麵反射回波的時間(jiān)。超聲波在各種鋼(gāng)材中的傳播速度已知,或通過實測確(què)定,由波速和傳播時間測算出鋼材的厚度,對於數字超聲波測厚儀,厚(hòu)度值會直接顯示在顯示(shì)屏上。
七(qī)、防火塗層厚度的檢測
鋼結構在高溫條件(jiàn)下,材料強度顯著降低。譬如2001年9月11日受恐怖襲擊的美國紐約世貿中心就是典型的例子,世貿大廈采用筒(tǒng)中筒結(jié)構,為姊妹塔樓(lóu),地下6層,地上110層,高411m,標(biāo)準(zhǔn)層平麵尺寸63.5m×63.5m,總麵積125萬平方米,整個大樓可容納5萬人辦公,相當於5個深圳(zhèn)地王大廈。外筒為鋼柱,建於1973年,每幢樓用鋼量7800t。兩座大樓受飛機撞(zhuàng)擊之後,一個在一小時倒塌,另一個在一小時(shí)四十倒塌(tā)。
防火塗層的質量要求
薄型防火塗層表麵裂紋寬度不應大小0.5mm,塗層厚度應符合有關耐火(huǒ)極限的設計要求;厚型防火塗層表麵裂紋寬度(dù)不應大(dà)小1mm,其塗層厚度應有80%以上的麵積符合耐火極限的(de)設計要求,且最薄處厚度不應低於設計要(yào)求的85%。防火(huǒ)塗料塗層(céng)厚度測定用測針(厚度測(cè)量儀)測定。
全鋼框(kuàng)架結構的梁和柱的防火層厚度測定,在構件長度內每隔(gé)3m取一截麵,對於梁和柱(zhù)在所選擇的位置中,分別(bié)測出6個和8個點(diǎn)。分別計算出它們的平均值,精確到0.5mm。
八、其他相關問(wèn)題
1)焊縫的(de)檢測宜優先考慮受拉構件,在(zài)網架、桁架中應特別注意跨中下弦杆件。
2)鋼結構工程(chéng)施工(gōng)質量驗收規範?中(zhōng)不合格的處理
主(zhǔ)控項目---- 必須100% 合格(gé),不合格應處理。
一般項目 ---- a.是否80%合格;
---- b.其餘的20%是否滿足允許偏差的(de)1.2倍。
不合格項的(de)處理辦法:
a.返工,重做;
b.檢測鑒定,滿足設計要求,應予以驗收;
c.檢測鑒定(dìng)不滿足設計要求,經設計人員重新核算,滿足安全要求,可予以驗收;
d.設計人員認為不(bú)能滿足安全要求,返修後二次驗收可能引 起結構尺寸改變和功能發生變化,製定新(xīn)的設計文件(加固方案),簽訂新的合同。施工單位按新的設計文件、合同進行驗收,或 讓步驗收。
e. 不予驗收
3)焊接材料的匹配
---- 不同母(mǔ)材焊接時的焊條選(xuǎn)用,就低不就高的原則。
例如 鋼梁 Q345,檁(lǐn)條(tiáo)Q235,用E43型焊條,不用E50型焊(hàn)條 原因: a.焊(hàn)接材料強度(dù)遠比母材高(gāo)
b.焊肉強度不(bú)能比母(mǔ)材高太多(duō) (不大於50MPa)
4)?建築鋼結構焊接技術規程?中關於焊縫的驗收
a.抽檢的焊縫(féng)數中,不合格率小於2%,該批定為合格;