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建筑鋼結(jié)構(gòu)中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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 一、概述 

  鋼結(jié)構(gòu),顧名思義,是以鋼材為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)、加工而成的結(jié)構(gòu)類型,是當(dāng)今建筑領(lǐng)域十分重要的建筑類型之一。鋼結(jié)構(gòu)的建筑類型,以其鋼材質(zhì)所特有的輕便、高強(qiáng)度、抗變形等特征,得到建筑行業(yè)的普遍認(rèn)可,并越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到各項(xiàng)建筑項(xiàng)目中。鋼結(jié)構(gòu)建筑在一個(gè)國(guó)家的使用率成為了國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一,擁有越多的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施,則說(shuō)明該國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技水平相對(duì)越高。而在我國(guó),隨著2008年奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)“鳥巢”這一鋼結(jié)構(gòu)建筑的建成,鋼結(jié)構(gòu)建筑更是成為了為人們所十分追捧的建筑類型之一。 

  常見的鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)共有三種,依次為模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)、破壞性實(shí)驗(yàn)技術(shù)及無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。模擬檢測(cè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)即通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的仿真模擬進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程。即檢測(cè)過(guò)程中,通過(guò)一系列的模擬手段,制造出與實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)及其相似的實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,同時(shí),另模擬出實(shí)驗(yàn)?zāi)P退幍默F(xiàn)實(shí)環(huán)境及可能遭受的壓力等破壞。以該方式對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)P瓦M(jìn)行檢測(cè),通過(guò)對(duì)模型性能的測(cè)定確定被測(cè)鋼結(jié)構(gòu)建筑的性能好壞。模擬實(shí)驗(yàn)是一類可信度較高的實(shí)驗(yàn)方法,由于所模擬的實(shí)驗(yàn)?zāi)P图皩?shí)驗(yàn)環(huán)境真實(shí)、直觀,故檢測(cè)結(jié)果爭(zhēng)議性小。但是,由于模擬實(shí)驗(yàn)檢測(cè)周期長(zhǎng),檢測(cè)技術(shù)難度較高,故該檢測(cè)技術(shù)具有明顯的實(shí)用性缺陷。 

  破壞性實(shí)驗(yàn)技術(shù)與無(wú)損檢測(cè)技術(shù)二者是相互對(duì)應(yīng)的兩種檢測(cè)技術(shù)方式。其中,破壞性實(shí)驗(yàn),即需要通過(guò)對(duì)待測(cè)鋼結(jié)構(gòu)工件進(jìn)行一定破壞以測(cè)定其性能的方式。具體步驟為首先對(duì)全部待檢工件進(jìn)行隨機(jī)抽樣,對(duì)抽得的樣品進(jìn)行針對(duì)性破壞,在樣品被破壞的過(guò)程中對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果即代表此批待檢產(chǎn)品的總體性能。破壞性實(shí)驗(yàn)所得到的檢測(cè)結(jié)果真實(shí)、直觀,可信度高,但是由于實(shí)驗(yàn)采取抽樣檢測(cè)的方式,故無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)全部產(chǎn)品的整體檢測(cè),實(shí)驗(yàn)效果不甚全面。 

  無(wú)損檢測(cè)技術(shù),與破壞性實(shí)驗(yàn)相反,是通過(guò)不對(duì)待測(cè)產(chǎn)品造成任何損傷的辦法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工件實(shí)施質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)手法。通過(guò)無(wú)損檢測(cè)后的工件可較為明確的獲悉其質(zhì)量水平,是否損傷,損傷部位,等等。同時(shí),工件的物質(zhì)狀態(tài)、各方面性質(zhì)均不會(huì)受到破壞。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)內(nèi)容豐富,檢測(cè)效率高,檢測(cè)內(nèi)容覆蓋面廣,結(jié)果可信度高,是目前應(yīng)用十分廣泛的一項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)方式。 

  二、無(wú)損檢測(cè)方法簡(jiǎn)述 

  無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是在物理學(xué)、材料學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及人工智能學(xué)等多方面學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)綜合性工程應(yīng)用性技術(shù)。其在我國(guó)的發(fā)展起源于20世紀(jì)50年代初期,該技術(shù)當(dāng)時(shí)自前蘇聯(lián)引進(jìn)我國(guó),并在引入后得到了國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)、船舶制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、航空航天行業(yè)等的普遍重視。 

  無(wú)損檢測(cè)技術(shù)流程主要包括三個(gè)方面,依次為無(wú)損探傷、無(wú)損檢測(cè)、無(wú)損評(píng)價(jià)。無(wú)損探傷(Non-destructive Inspection,簡(jiǎn)稱NDI),是檢測(cè)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)缺陷的過(guò)程;無(wú)損檢測(cè)(Non -destructive Testing,簡(jiǎn)稱NDT),是在檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷的基礎(chǔ)上,確定缺陷大小、當(dāng)量、性質(zhì),確認(rèn)缺陷位置、狀態(tài)的過(guò)程;無(wú)損評(píng)價(jià)(Non -destructive Evaluation,簡(jiǎn)稱NDE),在全部流程的三個(gè)部分中,無(wú)損評(píng)價(jià)內(nèi)容最為豐富,其不僅要求實(shí)現(xiàn)前兩者所包含的內(nèi)容,同時(shí),還要求獲取更為全面的,準(zhǔn)確性更高的待測(cè)品信息,從而對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的各項(xiàng)性能、運(yùn)行狀態(tài)以及使用壽命等作出準(zhǔn)確衡量。 

  無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要分為常規(guī)檢查技術(shù)與非常規(guī)檢測(cè)技術(shù)兩大類,其中,建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用成熟的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括滲透檢驗(yàn)、射線檢測(cè) 、磁粉檢測(cè) 、超聲檢測(cè)等。 

  1.滲透檢測(cè)技術(shù) 

  滲透檢測(cè)是液體滲透檢測(cè)技術(shù)的簡(jiǎn)稱,該技術(shù)基于毛細(xì)管現(xiàn)象,是一種用來(lái)揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷的一種方法。其原理是將檢測(cè)所用的滲透液借助毛細(xì)管的作用深入到被檢測(cè)工件的表面開口缺陷當(dāng)中,然后借助清除劑的將工件表面多余的滲透液去掉,接著將顯像劑噴涂在被檢測(cè)工件的表面,經(jīng)過(guò)毛細(xì)管的作用缺陷中的滲透液就會(huì)回滲到顯像劑中,經(jīng)過(guò)一定的處理就可以判斷工件中的開口缺陷情況。這種方法檢測(cè)的基本步驟包括預(yù)處理、滲透、去除、干燥、顯像和后處理等。 

  滲透檢測(cè)技術(shù)是精密性較高的鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之一,對(duì)缺陷檢測(cè)的精確度較高,操作也比較方便,主要用于對(duì)開口缺陷的檢測(cè),在建筑鋼結(jié)構(gòu)中主要用于對(duì)鑄件、鍛件、焊接體及奧氏體不銹鋼等開口缺陷的檢測(cè)。 

  2.磁粉檢測(cè)技術(shù) 

  磁粉檢測(cè)技術(shù),是利用磁感線表現(xiàn)對(duì)待測(cè)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)類型。由于鋼鐵材料在一定條件下可以被磁化,磁化后,在檢測(cè)對(duì)象表面會(huì)通過(guò)磁粉排布形成一定的磁力線的分布模式。正常情況下,磁力線的排布模式是具有一定樣式的,但當(dāng)鋼鐵材料遭到破壞后,原有的磁力場(chǎng)會(huì)發(fā)生一定的變化,工件表面磁場(chǎng)線會(huì)在損壞部分發(fā)生漏磁現(xiàn)象或出現(xiàn)變形,在特定的光照條件下,這些變形便可以明顯的顯現(xiàn)出來(lái),從而達(dá)到鋼材料質(zhì)量檢測(cè)的目的。 

  磁粉檢測(cè)技術(shù)可將待測(cè)材料的性能及出現(xiàn)的缺陷以簡(jiǎn)單、直觀的方式展現(xiàn)出來(lái),操作過(guò)程簡(jiǎn)單、操作成本低、效率高。其局限之處在于只能對(duì)待測(cè)材料表面的性能進(jìn)行檢測(cè),且對(duì)檢測(cè)人員視力水平提出了較高的要求。目前,磁粉檢測(cè)技術(shù)通常應(yīng)用于一切鋼結(jié)構(gòu)的材料,如建筑行業(yè)中常用的鋼板材、鋼管、鋼制零件等等。 

  3.射線檢測(cè)技術(shù) 

  射線檢測(cè)技術(shù)是基于被檢測(cè)工件對(duì)波長(zhǎng)不同的射線的不同吸收情況而對(duì)工件內(nèi)部的缺陷進(jìn)行檢測(cè)的。由于被檢測(cè)工件不同部位的厚度、密度及成分差異,會(huì)使不同部位對(duì)透入射線的吸入情況存在差別,這些差別可通過(guò)底片記錄下來(lái),然后分析底片上的影像,即可對(duì)被檢測(cè)工件內(nèi)部的缺陷類型、大小進(jìn)行判斷。   射線檢測(cè)技術(shù)主要用于對(duì)工件內(nèi)部的體積缺陷進(jìn)行檢測(cè),其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)結(jié)果直觀;但缺點(diǎn)是操作不方便,射線對(duì)人體的危害較大,需要采取一定的防護(hù)措施。 

  4.超聲波檢測(cè)技術(shù) 

  超聲波檢測(cè)是利用超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生反射的性質(zhì)來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)對(duì)超聲波回波的分析可以確定缺陷存在的位置及嚴(yán)重程度。在建筑鋼結(jié)構(gòu)中,該種方法可用于對(duì)分層、裂紋等缺陷的檢測(cè),也可用于對(duì)夾雜等不均勻缺陷的檢測(cè)。 

  該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作方便,能對(duì)厚度較大的工件進(jìn)行檢測(cè);缺點(diǎn)是表面和近表面的缺陷難以檢測(cè),對(duì)檢測(cè)人員的個(gè)人技能水平要求較高。 

  三、建筑鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)新應(yīng)用 

  超聲相控陣掃描檢測(cè)技術(shù)是借鑒相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的原理發(fā)展起來(lái)的,其發(fā)射超聲波進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的原理與普通超聲波檢測(cè)是相同的,但探頭是由多個(gè)壓電晶片單元組成陣列,通過(guò)控制各陣元發(fā)射的聲波的相位實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波聲場(chǎng)的控制。由于該技術(shù)采用了動(dòng)態(tài)聚焦及聲束的角度掃描技術(shù),因此使檢測(cè)效率和靈敏度大為提高,且檢測(cè)結(jié)果更直觀。目前,對(duì)該檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用還存有一定的障礙,如設(shè)備計(jì)量、使用標(biāo)準(zhǔn)、人員培訓(xùn)等,但隨著該技術(shù)的日益成熟,它的應(yīng)用一定會(huì)在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中普遍起來(lái)。, 

  建筑鋼結(jié)構(gòu)中的焊縫較多,由于焊縫本身有一定的工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),因此首先可以通過(guò)目測(cè)和測(cè)量來(lái)對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),這時(shí)就要用到目視檢測(cè)(VT)技術(shù)。通過(guò)目視檢測(cè)可以對(duì)焊縫的外觀首先進(jìn)行檢測(cè),可以發(fā)現(xiàn)咬邊等外觀缺陷,經(jīng)過(guò)修磨以后再利用其它檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)。目視檢測(cè)技術(shù)是國(guó)際上非常重視的一種無(wú)損檢測(cè)方法,但在國(guó)內(nèi)的無(wú)損檢測(cè)中沒(méi)有得到足夠重視,未來(lái)需要不斷加強(qiáng)這一檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。 

  四、總結(jié) 

  雖然鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)內(nèi)容豐富,方法多種多樣,但在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中,各種檢測(cè)手段并不能混淆使用,且其各自的工作原理、適用范圍、檢測(cè)成本、所產(chǎn)生的作用效果及其對(duì)監(jiān)測(cè)者的要求也不盡相同。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需綜合考慮,恰當(dāng)選取,方能得到科學(xué)、合理且經(jīng)濟(jì)、高效的檢測(cè)結(jié)果。 

  總之,無(wú)損檢測(cè)對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)與質(zhì)量把關(guān)有著極其重要的意義。這更要求相關(guān)領(lǐng)域工作人員加強(qiáng)對(duì)無(wú)損檢測(cè)的研究與實(shí)踐,促進(jìn)該檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展,并最終以其推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的進(jìn)步乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 

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