1 建築鋼結構工程現狀  

  近20年來，由於國家的（de）大（dà）力支持和市場（chǎng）的旺盛需求，我（wǒ）國鋼結構發展迅猛，被稱為建築行業的“朝陽產業”。各類鋼結構企業應運而生，但專業技術人（rén）員相對匱乏，工（gōng）程（chéng）質量控製水平低下，以至（zhì）於（yú）在一些鋼（gāng）結構工程中出現了嚴重的（de）技術經濟不合（hé）理現象，甚至造成了許多工程質量事故，損失慘重。 

  2 無損檢測方法的重要性

  建築鋼結構的安全性和可靠性源於設計，其自身質量則源於原材（cái）料、加工製作和現場安（ān）裝等因素。評價（jià）建築鋼結構的安（ān）全（quán）性和可靠性一般有三種方式：⑴模擬實驗；⑵破壞性實驗；⑶無（wú）損檢測（cè）。 

  模擬實驗是按一定比例模擬建築鋼結（jié）構的規格、材質、結構形（xíng）式等，模（mó）擬在其（qí）運行環境（jìng）中的工作狀態，測試、評價建築鋼結構的安全性（xìng）和可靠性。模擬實驗能對建築鋼結構的整體性能作出定量評價，但其成本高，周期（qī）長，工藝複雜。破（pò）壞性實驗是采用破壞的方式對抽樣試件的性能指（zhǐ）標進（jìn）行（háng）測試和觀察。破壞性（xìng）實驗具有檢（jiǎn）測結果精確、直觀、誤差（chà）和（hé）爭議性比（bǐ）較小等優點，但破壞性實驗（yàn）隻適用於抽樣（yàng），而（ér）不能對全部工件進行實（shí）驗，所以不能得出全麵、綜合的結論。無損檢（jiǎn）測則能對（duì）原材料和工件進行（háng）100%檢測，且經（jīng）濟成本相對較（jiào）低。 

  焊接作為建築鋼結構主要連接方式之一，其質量的（de）好壞對整個工程起著舉足輕重的作用。國內鋼（gāng）結（jié）構方麵的專家對 2008年汶川大地震中鋼結構（gòu）工程的破壞形式總結如下：

  1）框架節點區的梁柱焊接連接破壞（huài）；

  2）豎向（xiàng）支撐的（de）整體失（shī）穩和局部失穩；

  3）柱腳焊縫破壞及錨栓失效。

  由以上（shàng）原因可以看出控製（zhì）焊縫質量的關鍵所在。

  焊縫質量分為：外觀缺陷、焊縫尺寸、表麵缺陷、近表麵缺陷和內部缺陷。其中外觀缺陷、焊縫尺寸主要用量具、目視來檢驗，表麵缺陷、近表麵缺陷和內部缺（quē）陷的檢驗則主要通過無損檢測來完成。 

  3 無損檢測概述

  無損（sǔn）檢測（Nondestructive
   Testing,縮寫為NDT），就是研發和應用各種技術方法，以（yǐ）不損害被檢對象未來用途和功能的（de）方式，為探測、定位、測量和評價缺陷，評估完（wán）整性、性能和（hé）成分，測量幾何特（tè）征，而對材料和零（部）件所進行的檢（jiǎn）驗、檢（jiǎn）查和測試。根據物理原理（lǐ）的不同，無損檢測方（fāng）法多種多樣。建築鋼結構工程中最普遍采（cǎi）用的有滲透（tòu）檢測(PT)、磁粉檢測（MT）、射線照（zhào）相檢測（RT）和（hé）超（chāo）聲檢測（cè）（UT）。其中，射線照相檢測（cè）和超聲檢測主要用於檢測內部缺陷，磁粉檢測主（zhǔ）要用（yòng）於檢測表麵和近表麵缺陷，滲透檢測隻能用於表麵開口缺（quē）陷（xiàn）。 

  4 常用無損檢測方法的原理、適用範（fàn）圍及（jí）優缺（quē）點（diǎn）

  4.1滲透檢測

  液體滲透檢測（Liquid Penetrant Testing，PT）是基於毛細管現象揭示非多（duō）孔性固體材料表麵開口缺陷的無損檢測方法。簡稱滲透檢測。

  將滲透液借助毛細管作用滲入工件的表麵開口缺陷中，用去除劑（jì）清除掉表麵多餘的滲（shèn）透液，將顯像劑噴塗在被檢表麵（miàn），經毛細管（guǎn）作用，缺陷中的滲透液被吸（xī）附出來（lái）並在表麵顯示。 

  滲透檢測的基本步驟：預處理、滲透、去除、幹燥、顯像（xiàng）和後（hòu）處理。

  滲透檢測方法：熒光滲透（tòu）檢測和（hé）著色滲透檢測。滲透檢測適用於表麵裂（liè）紋、折（shé）疊、冷隔、疏鬆等（děng）缺陷的檢測，被廣泛用於鐵磁性和非（fēi）鐵磁性鍛件、鑄件、焊接件、機加工件、粉末冶金件、陶瓷、塑料和玻璃（lí）製（zhì）品的檢測。在建築鋼結構工程中主要（yào）用於鍛件、鑄件、焊接件和奧氏體不鏽鋼的表（biǎo）麵開口缺陷的檢測。 

  滲透檢測在使用和控製方麵都（dōu）相對簡單。滲透檢測所使用的設備可以是分別盛有（yǒu）滲透液、去除劑、顯像劑的（de）簡單容器組合（hé），也可以是複雜的計（jì）算機控製自動處理係統。

  滲（shèn）透檢測的主要（yào）優點是：顯示直觀；操作（zuò）簡單；滲（shèn）透檢測的靈敏度很高，可檢出開口小至1μm的裂紋。滲透（tòu）檢測的主要局限是：它隻能檢出表麵開口缺陷；粗糙表麵和孔隙會產生附加背景，從（cóng）而對檢測（cè）結果的識別產（chǎn）生幹擾；對零件（jiàn）和環境（jìng）有汙染。 

  4.2磁粉檢測

  磁粉檢測（Magnetic Particle Testing，MT）是基於缺陷處漏磁（cí）場與磁粉的（de）相互作用而顯示鐵磁性材料（liào）表麵和近表麵（miàn）缺（quē）陷的無（wú）損檢測方法。

  當被檢材料或零件被磁化時，表麵或近表麵缺陷處由於磁的不連續而產生漏磁場（chǎng）；漏磁場的存在，亦即缺陷的存在，借助漏磁場（chǎng）處聚集和保持施加（jiā）於工件表麵的磁粉形成（chéng）的顯示（磁痕）而被檢出；磁痕指示出缺陷的位置、尺寸、形狀和程度（dù）。施加於（yú）工件表麵的磁粉可（kě）以是幹磁粉，也可以是置於載液（例如水載液、油基載液和乙醇載（zǎi）液）中的濕磁粉。 

  磁粉檢測（cè）的基本步驟是（shì）：預處理、磁化工件、施加磁粉或磁懸液、磁痕分析與評定、退磁和後處理。

  磁粉檢測可發現的主要缺陷有：各（gè）種裂紋、夾（jiá）雜（含發紋）、夾渣、折疊、白點、分（fèn）層、氣孔、未焊透、疏鬆、冷隔等。

  磁粉檢測的主要優點是：顯示直觀；檢測靈敏度高（gāo），可檢測開口小至微米級的裂紋；設備簡單（主要（yào）設備（bèi）為磁粉探傷機），操作簡便，結果可靠，價格便宜；磁粉檢測的主要（yào）局（jú）限是：隻能檢測鐵磁性材料（liào）的表麵和近表麵缺陷，而不適用於非鐵磁性材料。某些應用中，還要求探傷之後給被檢件退磁。 

  4.3射線照相檢測

  射線照相檢測（Radiographic
   Testing，RT）是基於被（bèi）檢件對透入射線（無論是波長很短的電（diàn）磁輻射還是粒子輻射）的不同吸收來檢測零（líng）件內部缺陷的無損檢（jiǎn）測方法。

  由（yóu）於零件各部分密度差異和厚度變化，或者由於成分改變導致的吸收（shōu）特性差異，零件（jiàn）的（de）不同部位（wèi）會吸（xī）收不（bú）同量的透入射線。這些透入射線吸收量的變化，可以通過專用底片記錄透過（guò）試件未被吸收（shōu）的（de）射線而形（xíng）成（chéng）黑度不同的影像來鑒別。根據底片上的影（yǐng）像，可以判斷缺陷的性質、形狀、大（dà）小和分布。 
  射線照相檢測主要適用於體（tǐ）積型缺陷，如氣孔、疏鬆、夾雜等的檢測，也可檢測裂紋、未焊透（tòu）、未熔合等。工業應用的射（shè）線檢測技術有三種：X射線檢測、γ射線檢測和中子射線檢測。其中使用最廣泛（fàn）的是X射線照相檢測，主要設備是X射線探傷機，其核心（xīn）部件是X射線管（guǎn），常用管電壓不超過450kV，對應可檢（jiǎn）鋼件的最大厚度約（yuē）70～80㎜；當采用加速器（qì）作為射線源時，可獲（huò）得數十兆電子伏的 高能X射線，可檢測厚（hòu）度500～600㎜的鋼（gāng）件。

  射線照相檢（jiǎn）測的主要優點是（shì）：可檢（jiǎn）測工件內部的缺陷，結果直觀，檢測對象基本不受零（líng）件材料、形狀、外廓尺寸的限（xiàn）製：主要局限是（shì）：三維（wéi）結（jié）構二維成像，前後缺（quē）陷重疊；被（bèi）檢裂紋取向與射線束夾角（jiǎo）不（bú）宜超過10°，否則將很難檢出。 

  射線的輻射生物效應可對人體造成損傷，必須（xū）采取（qǔ）妥善的防護措施；成本高，要有高素質的操作（zuò）和評片人員。

  4.4超聲檢測（cè）

  超聲檢（jiǎn）測（Ultrasonic Testing，UT）是利用超聲波（常用頻率為0.5～25MHz）在介質中傳播時（shí）產生反射的性質來（lái）檢測缺陷的無損檢（jiǎn）測方法（fǎ）。

  對透過被檢件的超聲（shēng）波或反射的回波進行（háng）顯示和分（fèn）析，可（kě）以確定缺陷是否存在及其位置以及嚴重程度。超聲波反射的程度主要取決於形成界麵材料的物（wù）理狀態，而較少取決於（yú）材料具體（tǐ）的物理性能。例如（rú）：在金屬/氣體界麵，超聲波（bō）幾乎產生全反（fǎn）射；在（zài）金（jīn）屬/液體和（hé）金屬/固體界麵，超聲波產生部分反射。產生反射界麵的裂紋、分層、縮孔、發紋、脫粘和其他缺陷易於被檢出；夾雜和其他不均（jun1）勻性由於產生部分反射和散射或產生（shēng）某種其他可（kě）檢效應，也能夠被檢（jiǎn）出。具體檢（jiǎn）測方法（fǎ）主要有脈衝回波法和超聲穿（chuān）透法，其中以超聲脈衝回波法應用最廣。 

  基本（běn）的缺陷顯示（shì）方式有（yǒu）三種：顯示缺陷深（shēn）度（dù）和缺陷反射（shè）信號幅（fú）度的A型顯（xiǎn）示（A掃描）、顯示缺陷深度及其在縱截麵上分布（bù）狀態的B型顯示（B掃描）、以及顯示缺陷在平麵視圖上分布的C型顯示（C掃描）。 

  超聲檢測的主要優點是：適用多種材料（liào）與製件的檢測；可對大厚度件（如幾米厚的鋼件）進行（háng）檢測：能對缺陷（xiàn）進行定位；設備輕便，可現場檢測。主要局限是：常用的縱（zòng）波脈衝發（fā）射法存在盲區，表麵與近表麵缺（quē）陷難以檢測（cè）；試件形狀複雜對檢測可（kě）實施性有較大影響；為耦合傳感器，要求被檢（jiǎn）麵光滑。要有參考標準。檢測者需要較豐富的（de）實踐經驗。 

  5 小 結

  綜上所述，每種無損檢測（cè）方法的原理和（hé）特點各不相同，且適用的檢測（cè）對象也不一樣。在建築鋼結構的行業中應根據結構（gòu）的整體性能，檢測成（chéng）本及（jí）被檢對象（xiàng）的用途、受（shòu）力情況、規格、材質、缺陷的性質、缺陷產生的位置（zhì）等諸多因素合理選擇無損（sǔn）檢測方法。一般地（dì），選擇無損檢測（cè）方法及合格等（děng）級，是設計（jì）人員（yuán）依據相（xiàng）關規範而確定的。有的工程，業主對無損檢測方（fāng）法及合（hé）格等級有相應要求，這就需要供需雙方相互協商了。