鋼結(jié)構(gòu)無損檢測質(zhì)量控制措施探討

劉國棟 薛留軍 王九方 唐旭東

海洋石油工程股份有限公司 天津 300041

1 鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)發(fā)展的歷程分析

無損檢測技術(shù)經(jīng)歷了3個發(fā)展階段，即無損探傷（Non destruct iveinspection，NDI）、無損檢測（Non destruc tivetesting，NDT）和無損評價（Non destructive evaluation，NDE）。目前一般統(tǒng)稱為無損檢測（NDT），而不是特指上述的第二階段。無損檢測主要是應(yīng)用聲、光、磁、電等諸多特性，在不影響檢測對象應(yīng)用性能的基礎(chǔ)上，檢測被間對象之中是否有缺陷以及不均勻性，可給出缺陷的位置、數(shù)量、性質(zhì)以及大小等諸多信息，如此就可以判斷出被檢對象所處的技術(shù)狀態(tài)，全部技術(shù)手段的總稱，不僅僅在產(chǎn)品質(zhì)量中有著十分重要的作用，目前已經(jīng)被諸多科技人員以及企業(yè)界而認同，并且對運行中設(shè)備檢查也有著十分重要的意義。

無損探傷技術(shù)主要于20世紀50-60年代開始得到應(yīng)用，作為無損檢測的初級階段，其特點是技術(shù)和任務(wù)都較為簡單。在技術(shù)手段上可選擇的并不豐富，主要采用超聲、射線等技術(shù)；在任務(wù)上主要是檢測試件是否存在缺陷或者異常，其基本任務(wù)是在不破壞產(chǎn)品的情況下發(fā)現(xiàn)零件或者構(gòu)件中的缺陷，滿足工程需要，其檢測結(jié)論主要分為有缺陷和無缺陷兩類。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是生產(chǎn)對無損檢測技術(shù)的需求不斷提升，僅僅檢測出是否有缺陷顯然不能滿足人們的實際需求。在無損檢測這一發(fā)展階段，不僅僅是探測出試件是否含有缺陷，還包括探測試件的一些其他信息，如缺陷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、位置等，并試圖通過檢測掌握更多的信息，對于國際上的工業(yè)發(fā)達國家，這一階段大致開始于20世紀70年代末或者80年代初。

盡管第二階段的無損檢測技術(shù)已經(jīng)能夠滿足大部分工業(yè)生產(chǎn)的需求，但是隨著對材料、構(gòu)件等質(zhì)量要求不斷提高，特別是對在役設(shè)備的安全性和經(jīng)濟性的需求越加突出，無損檢測技術(shù)進入了第三階段，即無損評價階段。這一階段的一個標(biāo)志性事件是1996年在新德里召開的第14界世界無損檢測大會（Word conferenceon NDT，WCNDT）上，提出了將無損檢測變?yōu)闊o損評價這一重要觀點，并很快被各國無損檢測界所接受[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測技術(shù)種類

2.1 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)是一種應(yīng)用普遍的焊縫無損檢測技術(shù)類型，是指應(yīng)用頻率高于20000Hz超聲波進行焊縫無損檢測的方法，其應(yīng)用原理為超聲波在不同的介質(zhì)之間傳播時，會發(fā)生反射與折射現(xiàn)象，因此在材料內(nèi)部存在缺陷問題的情況下，由于存在聲阻抗差異，從而產(chǎn)生聲波的反射。在檢測時需要運用專業(yè)儀器，通過超聲探頭向檢測對象內(nèi)部發(fā)射超聲波，而后利用探頭接收反射回波，并依據(jù)反射波在屏幕上的位置，以及波幅高低情況，最終完成對缺陷位置、大小的判斷。超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測，具有成本較低、準確性強、檢測速度快、操作簡單等優(yōu)勢，其不足之處在于檢測結(jié)果缺乏直觀性，無法直接反映缺陷情況，而是通過展示波形，讓操作人員根據(jù)自身經(jīng)驗作出判斷，并且容易受到材料自身品粒度、形狀等條件影響。

2.2 TOFD 檢測

TOFD指的是衍射時差法超聲檢測技術(shù)，應(yīng)用的是一發(fā)一收兩個寬帶窄脈沖探頭來進行檢測，探頭對于焊縫中心線來說可以對稱布置，發(fā)射探頭就會出現(xiàn)非聚焦縱波約束，也會從一定角度而被入射到被檢工作之中，在這之中一些波束會沿著近表面?zhèn)鞑ザ饾u被接收探頭進行接收，但是一些波束通過底面后則會被反射到探頭而接收，一部分波束通過底面反射之后而被探頭接收，接收探頭可以的通過接手缺陷尖端的衍射信號和視察來對缺陷的位置以及高度進行確定。

TOFD檢測技術(shù)可以對多種缺陷進行針對性的檢測，檢測速度非?？?，可以反復(fù)進行檢測，不會對人體產(chǎn)生任何的影響，也不需要特別進行防護，可以與其他工作內(nèi)容同時進行，檢測數(shù)據(jù)分析精準，以直觀的方式進行展示，妥善保存。該檢測方法有效益良好：①避免其他因素的影響，對工期造成損失，并節(jié)省射線檢測所需的大量檢測平臺搭設(shè)、機械臺車和人員配合費用，經(jīng)濟效益顯著；②提高了對裂紋和未熔合等危險性缺陷檢測的準確性，保證施工質(zhì)量；

2.3 超聲相控陣技術(shù)

在超聲技術(shù)的發(fā)展中，不僅僅有TOFD技術(shù)，同時也有PAUT，指的是超聲相控陣檢測技術(shù)，該技術(shù)發(fā)展較快，但是目前還沒有建立國家標(biāo)準。超聲相控陣檢測技術(shù)應(yīng)用不同形狀的元換能器出現(xiàn)以及接受超聲波束，可以通過控制環(huán)能器陣列之中各個陣元發(fā)射或者是接受脈沖的不同延遲時間，實現(xiàn)改變聲波到達或者是來自物體中某一個點的相位關(guān)系，進而實現(xiàn)焦點同聲束方向的改變，確保實現(xiàn)超聲波的偏轉(zhuǎn)、聚焦以及掃描等。接著應(yīng)用機械掃描同電子掃描之間結(jié)合的形式確保圖像可以成像[2]。

2.4 滲透檢測

滲透檢測技術(shù)能否發(fā)揮效用，取決于滲透液的滲透力，而滲透力與液體表面張力、液體與鋼結(jié)構(gòu)部件表面之間濕潤角的大小以及滲透液粘度等因素有關(guān)。在進行檢測時，其檢測效果還與鋼結(jié)構(gòu)表面的毛細現(xiàn)象有關(guān)，鋼結(jié)構(gòu)表面相對來說是比較光滑清潔的，將滲透力比較強的液體涂抹于表面，如果內(nèi)部有缺陷，液體會隨著表面裂紋滲透進內(nèi)部；將滲透液清洗后，涂抹上顯示液，就可以掌握內(nèi)部缺陷問題。

2.5 外觀檢查

外觀檢查主要通過目測的方式對鋼結(jié)構(gòu)的焊接情況和工藝進行評價，外觀檢查是質(zhì)量檢測基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，只有進行了目視檢測過程，后續(xù)的檢測工序才會進行下去。比如，經(jīng)過目測或者直接測量的方式，對鋼結(jié)構(gòu)的尺寸以及形狀做初步判斷，一旦發(fā)現(xiàn)不合格的外觀缺陷，首先要進行打磨或者修整，然后在進行更加深入的儀器檢測[3]。

3 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)工程無損檢測技術(shù)對于保證鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量具有關(guān)鍵意義。具體進行應(yīng)用時，需要在全面分析材料特點與工程要求的基礎(chǔ)上選擇合適的檢測技術(shù)。