钢结构在建筑、桥梁、机械制造等领域广泛应用,其质量直接影响工程安全与使用寿命。焊缝缺陷、内部裂纹、夹渣等问题,可能在施工或使用过程中逐渐发展,酿成严重事故。钢结构无损探伤无需破坏构件,就能检测内部或表面缺陷,定位缺陷位置、评估缺陷大小和性质,为钢结构的质量验收、维护决策、可靠性评估提供重要依据,确保钢结构在服役期内安全稳定运行。
常用探伤方法
(一)超声波探伤
超声波探伤利用超声波在不同介质中的传播特性,通过探头将超声波传入钢结构,遇到缺陷时发生反射、折射和散射,反射波被探头接收转化为电信号,在探伤仪屏幕上显示出缺陷回波信号,以此判断缺陷的存在及相关信息。该方法对内部缺陷检测灵敏度高,尤其是对面积型缺陷(如裂纹)检测效果好;能检测较厚的钢结构,检测深度可达数米;检测速度快,操作简便,成本相对较低。但它对缺陷的定性、定量分析难度较大,受探伤人员操作水平和经验影响明显;对形状复杂、表面不平整的构件检测效果不佳;难以检测出缺陷的准确形状和性质。
(二)射线探伤
射线探伤是利用 X 射线或 γ射线穿透钢结构,由于缺陷部位和完好部位对射线的吸收和衰减程度不同,使得透过构件后的射线强度存在差异。将胶片放置在构件另一侧,射线使胶片感光,冲洗胶片后,根据底片上的影像判断缺陷的类型、大小和位置。射线探伤能直观显示缺陷影像,对缺陷的定性、定量和定位准确,检测结果可长期保存,便于复查和追溯。射线对人体有害,检测时需要严格的防护措施;设备成本高,检测费用贵;检测速度较慢,对厚工件检测灵敏度较低;对体积型缺陷(如气孔、夹渣)检测效果好,对面积型缺陷(如裂纹)检测灵敏度相对较低。
(三)磁粉探伤
磁粉探伤基于铁磁性材料在磁场中被磁化后,若表面或近表面存在缺陷,会导致磁力线畸变并逸出表面形成漏磁场的原理。在构件表面喷洒磁粉,磁粉会被漏磁场吸附,从而显示出缺陷的位置和形状。此方法对表面和近表面缺陷(深度一般在1 - 2mm以内)检测灵敏度极高;操作简单,检测速度快,成本低;检测结果直观,容易判断。但仅适用于铁磁性材料,对非铁磁性材料(如不锈钢、铝等)无效;只能检测表面和近表面缺陷,无法检测内部深层缺陷;检测前需对构件表面进行清理,要求表面光洁度较高。
(四)渗透探伤
渗透探伤先将含有色染料或荧光物质的渗透液涂覆在钢结构表面,利用液体的毛细作用,使渗透液渗入表面开口缺陷中。去除表面多余渗透液,施加显像剂,将缺陷中的渗透液吸附到表面,形成清晰可见的缺陷显示痕迹,从而判断缺陷的情况。该方法不受材料性质限制,适用于各种金属和非金属材料;能检测出表面开口的细微缺陷,灵敏度高;操作相对简便,成本较低。但只能检测表面开口缺陷,对内部封闭缺陷无法检测;检测过程对表面清洁度要求极高,表面处理工作量大;检测后需对构件进行清洗,去除残留渗透液和显像剂。
探伤方法选择
选择钢结构无损探伤方法时,需综合考虑构件材料类型、缺陷类型、检测部位、检测要求、成本等因素。对于铁磁性材料的表面和近表面缺陷,优先选用磁粉探伤;检测钢结构内部缺陷,超声波探伤和射线探伤较为常用,若需判断缺陷性质和形状,射线探伤更合适;当材料类型多样,需检测表面开口缺陷时,渗透探伤是较好的选择。实际应用中,也常采用多种探伤方法相结合,以提高检测的准确性和可靠性。