解析鋼結(jié)構(gòu)焊縫無(wú)損探傷質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

薛留軍 王九方 唐旭東 劉國(guó)棟

海洋石油工程股份有限公司 天津 300041

為了證實(shí)鋼結(jié)構(gòu)焊縫是否滿足規(guī)范要求，需要對(duì)成型后的焊接結(jié)構(gòu)采取必要的檢測(cè)流程，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)作為新型的檢測(cè)技術(shù)，已得到業(yè)內(nèi)專業(yè)人士的普遍認(rèn)可。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)內(nèi)涵

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，即在保證不對(duì)被檢測(cè)對(duì)象造成任何損傷的情況下，利用對(duì)象材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生異?；蛘呷毕莸葐?wèn)題后，對(duì)聲、光、熱以及電磁等發(fā)生反應(yīng)的變化，來(lái)檢測(cè)對(duì)象表面或者內(nèi)部的問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、以及變化體征做出準(zhǔn)確判斷和客觀評(píng)價(jià)。保證各類產(chǎn)品質(zhì)量、確保產(chǎn)品使用安全、改進(jìn)制造工藝、降低生產(chǎn)成本是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的主要目的。鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題的地方主要集中在焊接環(huán)節(jié)上，焊接質(zhì)量直接影響著建筑工程的整體質(zhì)量和安全性。地震、鋼結(jié)構(gòu)的豎向支撐失去平衡等，都是威脅鋼結(jié)構(gòu)安全性的主要原因。利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)確認(rèn)檢測(cè)結(jié)果，采取補(bǔ)救措施，以保證工程建筑的安全性[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)常見(jiàn)焊縫缺陷及產(chǎn)生的原因

在鋼結(jié)構(gòu)施工中，焊接是最主要的連接方式，焊接的質(zhì)量直接決定著鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。在焊接的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂紋、孔穴、未融合、未焊透等問(wèn)題，必須要針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行深入的分析。

裂紋包括熱裂紋和冷裂紋。產(chǎn)生熱裂紋的原因是由于母材自身的抗生性能不夠、焊接材料質(zhì)量不高、焊接工藝參數(shù)選擇不合理等問(wèn)題。冷裂紋產(chǎn)生的原因是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、焊縫處理不恰當(dāng)、焊前未預(yù)熱、焊后冷卻快等情況，最主要的補(bǔ)救辦法就是對(duì)裂紋兩端鉆止裂孔或者鏟除裂紋處焊縫金屬進(jìn)行補(bǔ)焊。

未融合、未焊透，主要的產(chǎn)生原因是焊接電流過(guò)小、焊接速度快、坡口角度間隙不足、操作要領(lǐng)不當(dāng)。對(duì)于未融合的缺陷處理，應(yīng)該是鏟除未融合處焊縫金屬后補(bǔ)焊。對(duì)于未焊透的處理則是對(duì)開(kāi)敞性好的結(jié)構(gòu)的單面未焊透，能夠在焊縫背面直接補(bǔ)焊。如果不能夠直接補(bǔ)焊的則應(yīng)該去除被焊透的焊縫金屬重新補(bǔ)焊。

孔穴包括氣孔和孔坑縮孔兩種。氣孔產(chǎn)生的主要原因是焊條藥皮損壞嚴(yán)重、焊條與焊劑沒(méi)有經(jīng)過(guò)烘烤、母材含有油漬或者氧化物、焊接速度過(guò)快，能夠通過(guò)鏟去氣孔處的焊縫金屬進(jìn)行補(bǔ)焊。產(chǎn)生孔坑縮孔的主要原因是焊接電流太大且焊接速度太快、熄弧太快、未反復(fù)向熄弧處補(bǔ)充填充金屬等，其處理方法是在弧坑處補(bǔ)焊[2]。

3 鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

3.1 超聲波無(wú)損檢測(cè)

引發(fā)附件出現(xiàn)氣孔缺陷的主要原因有三個(gè)方面。第一，工作人員使用未能充分烘干的焊接材料，且在焊接時(shí)出現(xiàn)藥皮脫落、焊芯銹蝕等情況。出現(xiàn)上述情況時(shí)，多數(shù)是由于工作人員未能精準(zhǔn)控制焊接電流，導(dǎo)致電弧增長(zhǎng)。第二，使用波動(dòng)變化較大的電壓。第三，使用氣體對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行保護(hù)時(shí)，保護(hù)氣體純度較低。

為避免附件焊接時(shí)出現(xiàn)氣孔缺陷，工作人員應(yīng)實(shí)施以下預(yù)防措施。第一，使用未銹蝕且未出現(xiàn)藥皮開(kāi)裂或者剝落情況的焊條。若使用生銹的焊條，需要工作人員對(duì)焊條充分除銹。第二，工作人員應(yīng)充分烘干使用的焊條，并嚴(yán)格清理焊條的兩側(cè)以及坡口等位置后才能進(jìn)行焊接操作。第三，工作人員應(yīng)嚴(yán)格控制焊接時(shí)使用的電流、電壓，并保證焊接的速度符合焊接標(biāo)準(zhǔn)。

檢測(cè)未焊透位置時(shí)，產(chǎn)生的反射波幅較為穩(wěn)定。若信號(hào)的反射率高，會(huì)增大波形的浮動(dòng)。附件在焊接時(shí)一旦出現(xiàn)未焊透缺陷，會(huì)成為附件出現(xiàn)損壞問(wèn)題的突破口，進(jìn)而造成附件的整體性遭到破壞。附件在焊接時(shí)由于坡口位置預(yù)留的空間較小，且工作人員未能控制焊接速度和使用的電流，將導(dǎo)致焊接位置出現(xiàn)未焊透缺陷。工作人員應(yīng)增加坡口的預(yù)留空間，選擇適合焊接的坡口角度，同時(shí)充分焊接存在的間隙。第一，熱裂紋缺陷的波形和預(yù)防措施。引發(fā)焊接出現(xiàn)熱裂紋缺陷的原因主要是熔池溫度下降過(guò)快，此時(shí)焊縫整體受熱發(fā)生變化，在熱量作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力造成熱裂紋缺陷。工作人員實(shí)施預(yù)防措施時(shí)應(yīng)按照順序進(jìn)行焊接，并對(duì)焊接材料的偏折程度進(jìn)行試驗(yàn)，以避免熱裂縫缺陷的出現(xiàn)。第二，冷裂紋缺陷的波形和預(yù)防措施。焊接時(shí)出現(xiàn)冷裂紋，一方面是由于工作人員使用淬透性較高的焊接材料，導(dǎo)致材料在完成焊接后由于溫度下降產(chǎn)生的拉力出現(xiàn)冷裂紋。另一方面，工作人員未能控制焊接速度，在過(guò)快的焊接速度下，使用的氫氣滯留在焊縫中進(jìn)而形成冷裂紋缺陷[3]。

3.2 射線檢測(cè)RT

（1）傳統(tǒng)射線檢測(cè)。射線對(duì)于檢測(cè)材料和制品中隱藏的缺陷是非常有用的。值得一提的是，射線檢測(cè)在檢測(cè)物品的體積性缺陷方面尤其有效，如孔隙、氣孔和固體內(nèi)含物。盡管它不能用于測(cè)量缺陷的厚度，但很容易確認(rèn)缺陷的性質(zhì)和尺寸(長(zhǎng)度和寬度)，這種檢測(cè)方法的另一個(gè)好處是：通過(guò)將被測(cè)試物品放到一個(gè)底片上，就能永久記錄缺陷。為了做到這一點(diǎn)，將電離輻射的源放在被檢測(cè)產(chǎn)品的一側(cè)，將裝在暗袋內(nèi)的底片放置在非?？拷a(chǎn)品另一側(cè)的地方。

（2）磁粉檢測(cè)。被檢測(cè)物體具有鐵磁性，這類材料在磁化后，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁感應(yīng)。當(dāng)被檢測(cè)物體內(nèi)部所組成的材質(zhì)出現(xiàn)不連續(xù)性的情況時(shí)，磁力線會(huì)隨著不連續(xù)的材質(zhì)發(fā)生變化，磁力線透出材料，在周圍形成漏磁場(chǎng)。磁粉會(huì)在磁力線的作用下，重新堆積于材料表面或近表面。該檢測(cè)技術(shù)的靈敏度比較高，成本相對(duì)較低，但是只能對(duì)表面或者近表面的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，且要求檢測(cè)物體必須具有鐵磁性，因此具有一定的局限性。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷不但使工程質(zhì)量存在潛在風(fēng)險(xiǎn)，如果缺陷級(jí)別高，還會(huì)發(fā)生安全事故，給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)人員而言，只有掌握高超的檢測(cè)技術(shù)，不斷提升專業(yè)技能水平，進(jìn)一步夯實(shí)自身的理論與專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，在新時(shí)代、新形勢(shì)下，應(yīng)對(duì)全新的工程結(jié)構(gòu)類型，能夠靈活運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)焊縫的檢測(cè)技術(shù)，為人民群眾創(chuàng)造一個(gè)舒適、安全的生活、活動(dòng)空間。