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[摘 要]我国钢结构产业市场前景十分广阔，逐步成为拉动国民经济的主要部分，但其安全问题也日益突出，为了保障人们的人身安全，工业界不得不重视钢结构检测技术的研究。无损检测技术是目前钢结构检测技术中的主要方法，该法具有不损坏钢构件、可快速全面检测及正确评估钢构件缺陷等优点。本文首先系统讲述钢结构无损检测中的几种常用方法，并对他们进行比较分析与研究。
[关键词]钢结构；检测技术；无损检测
中图分类号：U446 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0137-01
1、钢结构无损检测（NDT）
1.1 超声波检测（Ultrasonic Testing）
超声波检测就是利用超声波即频率大于20 000MHz的声波在被抽样品中传播时，利用样品的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，当遇到缺陷时，一部分声波会反射回来，通过放大器将这些缺陷放大在显示屏上，这是一种通过对超声波受影响状况和程度的探测，来了解样品性能和结构变化的技术。该法主要适用于各类铸件、锻件、管材、板材等钢结构的检测。
1.2 射线检测（Radiographic Testing）
射线检测就是利用射线，即一种高频短波的电磁波，主要有X射线、γ射线、中子射线等穿过被测构件，在这过程中电磁波强度会被部分吸收而衰减，而缺陷的存在会影响电磁波的衰减和吸收，由于强度的不同，在感光胶片上的感光程度也不同，由此生成内部不连续的图像，检测人员根据这些图像即可判断缺陷性质的技术。在钢结构无损检测中，由于X射线具有衰减率低和穿透能力强等优点而得到普遍使用。
1.3 磁粉检测（Magnetic particle Testing）
磁粉检测是利用漏磁和合适的检测介质发现被测工件表面和近表面的不连续性的一种检测技术。首先磁化钢构件，之后磁力线将均匀分布在钢构件上面，当其出现缺陷时，如裂痕，构件表面的磁力线会产生局部漏磁或变形，最后用适合的光线照射即可看到那些裂痕等缺陷以达到检测目的。磁粉检测只能应用于铁磁性材料、工件（碳钢、普通合金钢等）的表面或近表面缺陷的检测，对于非磁性材料、工件（如：不锈钢、铜等）的缺陷就无法检测。
2、超声波检测技术在钢结构无损检测中的应用
2.1小浪底压力钢管垫板焊缝探伤
小浪底工程共有6条地下埋藏式压力钢管，内径7800mm，靠近蜗壳处渐变为7000mm，从上游到下游分为上斜段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段等5个部分（见图1）。材质为ASTM A537C1.1钢（正火钢、抗拉强度485～620Mpa）和ASTM A517F钢（高强钢、抗拉强度795～930Mpa），厚度为20mm、22mm、24mm、28mm、30mm、32mm、34mm等7種。压力钢管全长1132.8m，总重6720吨，共分为430个制造单节，178个安装大节，其中A517F钢重1170吨，全部用于压力钢管下平段，厚度为32mm和34mm两种。
压力钢管纵缝采用埋弧自动焊，环缝采用手工电弧焊。本着减少土建开挖量，缩短工期，节约投资的考虑，弯管段所有环缝及A537C1.1钢的安装环缝都采用背部带垫板的V形坡口对接接头，为保证根部焊透，打底层采用φ3.2mm焊条分两道进行焊接。其余部位的焊缝由于是在拼装间焊接，具备在管壳外部施焊的条件，所以均为内大外小的不对称X型坡口，焊接时先多层多道焊满大破口，再从反面用碳弧气刨清根，然后焊小坡口。按照合同规定，压力钢管制造与安装采用的技术、质量规范与标准主要有：美国ASME（锅炉压力容器）、ASTM（材料）、AWS（焊接）、SSPC（防腐）等；还有中国DL5017（压力钢管）、GB3323（射线探伤）、GB11345（超声波探伤）……。上述标准互为补充，在同一问题上标准不一致时，一般以较高标准为准。
由于压力钢管现场拼、安装工作面多，环境条件复杂，干扰因素多以及多名焊工同时施焊必然存在的技术水平参差不齐，都对焊接质量有重大影响。为了保证焊接质量，除了做好各项焊接施工准备、焊接工艺和焊接过程控制外，焊后无损探伤也是质量保证的一个重要方面。这里主要讨论一下带垫板的焊缝。
这种带垫板的焊缝，是先将100mm宽、10mm厚的钢垫板固定在前一节钢管的管口外侧，然后将后一节钢管的管口插在垫板圈内侧，与前一节钢管对接、压缝，使焊缝处于垫板的中部，钝边间隙在4～8mm之间，错边量在2mm以内。虽然钢管的管壁很厚，但是由于钢管直径很大，卷制及安装后椭圆度仍会有一些变化，压缝后必然存在一定的错边量，因此在后节钢管壁与垫板间一定存在一些间隙，焊接时就会有一些熔化的铁水和药渣进入这些间隙，有些部位由于这些间隙中空气的涌入，在焊缝与垫板之间形成气孔、夹渣以及跟部未熔合。另外在压缝时，两节钢管的钝边间隙也会有过大和过小的情况。钝边间隙过小，如果不进行焊前处理，就会造成未焊透或垫板未熔合。
2.2超声波检测技术在焊接中的应用
（1）点焊接头的自动检测。电阻焊焊点质量扫描检测系统采用直径12mm、水中焦距26.4mm、焦柱直径0.34mm、频率为10MHz的超声聚焦探头，进行二维扫查。其原理是基于超声波的会聚效应和由于多次反射造成的反射波衰减，使紧密结合面的底波与交界面波分开。将超声波的发射、接收、分析、记录装置与计算机相结合，获得焊点的声扫描图像，可将焊点中的飞溅、气孔、缩松、裂纹等以图像的形式区分开来。
（2）长焊缝检测。对于长焊缝探伤来说，检测人员容易疲劳，影响检测结果，采用自动化检测装置，可以解决上述问题。检测系统主要由超声波探伤仪、自动扫查装置（装有串列探头）和数据处理系统等组成。检测时系统控制扫查装置进行矩形扫查，发现可疑回波后缩小扫查步距，防止漏检。系统可以连续进行缺陷位置评定和计算，结果以图像记录方式实时输出。系统的检测灵敏度可以达到同1mm气孔相同程度的回波被高，在缺陷发生率为3%时，可达到30m/h左右的处理能力。
（3）CO2焊缝超声波探伤。CO2气体保护焊是一种高效、高速的焊接方法，CO2焊缝超声波探伤系统由计算机、显示、打印输出、输入输出控制等部分组成。利用超声波探伤仪的同步周期信号，对探伤仪输出的缺陷回波信号实时高速步进采样，采样频率为40MHz。检测时探头固定，工件转动，实施定向扫查。当实施定向扫查。当缺陷波出现在报警闸门内并超过一定高度时，自动报警，系统采集缺陷并自动判定。当缺陷在焊缝中心或中心线左右2mm时.自动判定为未焊透；当缺陷处在焊缝两侧，即焊肉与母材的交界处时。自动判定为未熔合。系统可打印出焊缝缺陷位置图。
3、结语
无损检测就是在不损害被检对象未来用途和功能的前提下，为探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分，测量几何特征，而对材料和工件进行的检测。超声检测作为钢结构常规的无损检测方法其在工程检测中应用最为广泛，其可以在不损害被检对象未来用途和功能的前提下，能够完成材料和工件的检测。
参考文献
[1]张景祯.钢结构无损检测中的超声探伤技术应用[J].住宅科技，2007（10）.
[2]杜海星.钢结构无损检测技术研究[J].现代商贸工业，2011（01）.
[3]陈水龙.对钢结构无损检测技术的分析[J].城市建设理论研究，2011（07）.
[关键词]钢结构；检测技术；无损检测
中图分类号：U446 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0137-01
1、钢结构无损检测（NDT）
1.1 超声波检测（Ultrasonic Testing）
超声波检测就是利用超声波即频率大于20 000MHz的声波在被抽样品中传播时，利用样品的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，当遇到缺陷时，一部分声波会反射回来，通过放大器将这些缺陷放大在显示屏上，这是一种通过对超声波受影响状况和程度的探测，来了解样品性能和结构变化的技术。该法主要适用于各类铸件、锻件、管材、板材等钢结构的检测。
1.2 射线检测（Radiographic Testing）
射线检测就是利用射线，即一种高频短波的电磁波，主要有X射线、γ射线、中子射线等穿过被测构件，在这过程中电磁波强度会被部分吸收而衰减，而缺陷的存在会影响电磁波的衰减和吸收，由于强度的不同，在感光胶片上的感光程度也不同，由此生成内部不连续的图像，检测人员根据这些图像即可判断缺陷性质的技术。在钢结构无损检测中，由于X射线具有衰减率低和穿透能力强等优点而得到普遍使用。
1.3 磁粉检测（Magnetic particle Testing）
磁粉检测是利用漏磁和合适的检测介质发现被测工件表面和近表面的不连续性的一种检测技术。首先磁化钢构件，之后磁力线将均匀分布在钢构件上面，当其出现缺陷时，如裂痕，构件表面的磁力线会产生局部漏磁或变形，最后用适合的光线照射即可看到那些裂痕等缺陷以达到检测目的。磁粉检测只能应用于铁磁性材料、工件（碳钢、普通合金钢等）的表面或近表面缺陷的检测，对于非磁性材料、工件（如：不锈钢、铜等）的缺陷就无法检测。
2、超声波检测技术在钢结构无损检测中的应用
2.1小浪底压力钢管垫板焊缝探伤
小浪底工程共有6条地下埋藏式压力钢管，内径7800mm，靠近蜗壳处渐变为7000mm，从上游到下游分为上斜段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段等5个部分（见图1）。材质为ASTM A537C1.1钢（正火钢、抗拉强度485～620Mpa）和ASTM A517F钢（高强钢、抗拉强度795～930Mpa），厚度为20mm、22mm、24mm、28mm、30mm、32mm、34mm等7種。压力钢管全长1132.8m，总重6720吨，共分为430个制造单节，178个安装大节，其中A517F钢重1170吨，全部用于压力钢管下平段，厚度为32mm和34mm两种。
压力钢管纵缝采用埋弧自动焊，环缝采用手工电弧焊。本着减少土建开挖量，缩短工期，节约投资的考虑，弯管段所有环缝及A537C1.1钢的安装环缝都采用背部带垫板的V形坡口对接接头，为保证根部焊透，打底层采用φ3.2mm焊条分两道进行焊接。其余部位的焊缝由于是在拼装间焊接，具备在管壳外部施焊的条件，所以均为内大外小的不对称X型坡口，焊接时先多层多道焊满大破口，再从反面用碳弧气刨清根，然后焊小坡口。按照合同规定，压力钢管制造与安装采用的技术、质量规范与标准主要有：美国ASME（锅炉压力容器）、ASTM（材料）、AWS（焊接）、SSPC（防腐）等；还有中国DL5017（压力钢管）、GB3323（射线探伤）、GB11345（超声波探伤）……。上述标准互为补充，在同一问题上标准不一致时，一般以较高标准为准。
由于压力钢管现场拼、安装工作面多，环境条件复杂，干扰因素多以及多名焊工同时施焊必然存在的技术水平参差不齐，都对焊接质量有重大影响。为了保证焊接质量，除了做好各项焊接施工准备、焊接工艺和焊接过程控制外，焊后无损探伤也是质量保证的一个重要方面。这里主要讨论一下带垫板的焊缝。
这种带垫板的焊缝，是先将100mm宽、10mm厚的钢垫板固定在前一节钢管的管口外侧，然后将后一节钢管的管口插在垫板圈内侧，与前一节钢管对接、压缝，使焊缝处于垫板的中部，钝边间隙在4～8mm之间，错边量在2mm以内。虽然钢管的管壁很厚，但是由于钢管直径很大，卷制及安装后椭圆度仍会有一些变化，压缝后必然存在一定的错边量，因此在后节钢管壁与垫板间一定存在一些间隙，焊接时就会有一些熔化的铁水和药渣进入这些间隙，有些部位由于这些间隙中空气的涌入，在焊缝与垫板之间形成气孔、夹渣以及跟部未熔合。另外在压缝时，两节钢管的钝边间隙也会有过大和过小的情况。钝边间隙过小，如果不进行焊前处理，就会造成未焊透或垫板未熔合。
2.2超声波检测技术在焊接中的应用
（1）点焊接头的自动检测。电阻焊焊点质量扫描检测系统采用直径12mm、水中焦距26.4mm、焦柱直径0.34mm、频率为10MHz的超声聚焦探头，进行二维扫查。其原理是基于超声波的会聚效应和由于多次反射造成的反射波衰减，使紧密结合面的底波与交界面波分开。将超声波的发射、接收、分析、记录装置与计算机相结合，获得焊点的声扫描图像，可将焊点中的飞溅、气孔、缩松、裂纹等以图像的形式区分开来。
（2）长焊缝检测。对于长焊缝探伤来说，检测人员容易疲劳，影响检测结果，采用自动化检测装置，可以解决上述问题。检测系统主要由超声波探伤仪、自动扫查装置（装有串列探头）和数据处理系统等组成。检测时系统控制扫查装置进行矩形扫查，发现可疑回波后缩小扫查步距，防止漏检。系统可以连续进行缺陷位置评定和计算，结果以图像记录方式实时输出。系统的检测灵敏度可以达到同1mm气孔相同程度的回波被高，在缺陷发生率为3%时，可达到30m/h左右的处理能力。
（3）CO2焊缝超声波探伤。CO2气体保护焊是一种高效、高速的焊接方法，CO2焊缝超声波探伤系统由计算机、显示、打印输出、输入输出控制等部分组成。利用超声波探伤仪的同步周期信号，对探伤仪输出的缺陷回波信号实时高速步进采样，采样频率为40MHz。检测时探头固定，工件转动，实施定向扫查。当实施定向扫查。当缺陷波出现在报警闸门内并超过一定高度时，自动报警，系统采集缺陷并自动判定。当缺陷在焊缝中心或中心线左右2mm时.自动判定为未焊透；当缺陷处在焊缝两侧，即焊肉与母材的交界处时。自动判定为未熔合。系统可打印出焊缝缺陷位置图。
3、结语
无损检测就是在不损害被检对象未来用途和功能的前提下，为探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分，测量几何特征，而对材料和工件进行的检测。超声检测作为钢结构常规的无损检测方法其在工程检测中应用最为广泛，其可以在不损害被检对象未来用途和功能的前提下，能够完成材料和工件的检测。
参考文献
[1]张景祯.钢结构无损检测中的超声探伤技术应用[J].住宅科技，2007（10）.
[2]杜海星.钢结构无损检测技术研究[J].现代商贸工业，2011（01）.
[3]陈水龙.对钢结构无损检测技术的分析[J].城市建设理论研究，2011（07）.