建筑鋼結(jié)構(gòu)中焊接缺陷的無損檢測(cè)
更新時(shí)間：2021-04-10 17:51
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一.引言
鋼結(jié)構(gòu)作為一種承重結(jié)構(gòu)體系，因?yàn)槠鋸?qiáng)度高、自重輕、韌性及塑性好、高度工業(yè)裝配化、優(yōu)越的抗震性能、綜合經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在各類建筑當(dāng)中，比如工業(yè)廠房建筑、高架立交橋建筑、高層及超高層建筑、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。在美國(guó)已經(jīng)有高達(dá)70% 以上的低層非居住型建筑使用的是鋼結(jié)構(gòu)建筑。在全世界已有的100多座超高層建筑當(dāng)中，鋼筋混凝土型的建筑僅僅占到10%左右，而純鋼結(jié)構(gòu)的建筑物則達(dá)到60% 以上，其他不同形式的鋼混凝土結(jié)構(gòu)型建筑比重占到10%。伴隨著鋼結(jié)構(gòu)朝向大空間、大跨度的方向發(fā)展，焊接作為鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方式也已經(jīng)成為保證鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。焊接質(zhì)量的好壞與否直接關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)用。
二.焊接缺陷的無損檢測(cè)技術(shù)
1.磁粉檢測(cè)磁粉檢測(cè)的工作原理是磁粉中的磁和漏磁場(chǎng)之間相互作用。因?yàn)槁┐嬖诖艌?chǎng)，所施加的磁粉將會(huì)聚集在缺陷的邊緣，從而產(chǎn)生磁痕，以判斷缺陷的數(shù)量和種類。它的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快，對(duì)表面缺陷的檢測(cè)具有高靈敏度，而且磁粉檢測(cè)的成本比較低，所以廣泛運(yùn)用在早期的無損檢測(cè)中。磁粉檢測(cè)的缺點(diǎn)是只能發(fā)現(xiàn)接近磁性金屬表面及其表面之上的缺陷，并且只能定量分析其缺陷，難以正確的判定其埋藏深度和缺陷性質(zhì)。
2. 滲透檢測(cè)滲透檢測(cè)是指利用熒光染料和有色染料具有強(qiáng)滲透性的物理特性，來顯示缺陷痕跡的一種無損檢測(cè)方法，有色染料在檢測(cè)時(shí)通過毛細(xì)作用滲入到表面有開口的缺陷之中去，之后再在顯像劑的作用之下通過毛細(xì)作用又回滲到材料的表面來顯示出缺陷的分布狀態(tài)和形貌特征。滲透檢測(cè)具有檢測(cè)結(jié)果直觀、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
3.射線檢測(cè)射線檢測(cè)是指利用材料中無損位置和缺陷處對(duì)射線的衰減和吸收程度不同，當(dāng)射線穿透被檢材料時(shí)就在射線的底片上感光成為不同黑度的區(qū)域，從而判定缺陷的數(shù)量和大小等信息。由于材料的密度在很大程度上決定了射線吸收率，所以射線檢測(cè)在探測(cè)焊縫的夾渣、氣孔、未焊透和未熔合等體積缺陷方面有著很好的效果。此外射線底片不膽能夠定性的顯示出缺陷，而且還能測(cè)出缺陷的大小尺寸，從而永久性的保存下去。
4.超聲檢測(cè)從原理上來劃分超聲檢測(cè)可以分為脈沖衍射時(shí)差法和脈沖回波法。脈沖回波法要求較高的抗噪性能，李偉等人曾經(jīng)提出利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)來提高PEM的信噪比，除噪效果十分的明顯，但卻影響了檢測(cè)能力和檢測(cè)速度，并且它所產(chǎn)生的自噪音有需要完善。脈沖衍射時(shí)差法是在上個(gè)世紀(jì)7O年代末提出來的，是通過利用缺陷端部的衍射波的時(shí)間差來進(jìn)行缺陷的定量和檢測(cè)，主要適用于檢測(cè)焊接裂紋。超聲檢測(cè)對(duì)人體無危害，適用性很強(qiáng)。但由于受到金屬組織體積的較大影響，不適用于檢測(cè)奧氏體不銹鋼焊件，此外如果要對(duì)缺陷作進(jìn)一步精確的研究還需要添加耦合劑。
5.無損檢測(cè)新技術(shù)紅外熱成像檢測(cè)、金屬磁記憶檢測(cè)以及聲發(fā)射檢測(cè)新興的無損檢測(cè)技術(shù)。金屬磁記憶檢測(cè)能夠?qū)﹁F磁性金屬構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力集中區(qū)，也就是早期損傷與失效以及微觀缺陷等進(jìn)行有效診斷，防止突發(fā)性的損傷疲勞。紅外熱成像檢測(cè)主要是一種非接觸式檢測(cè)，可以進(jìn)行距離較遠(yuǎn)的大范圍檢測(cè)，并且動(dòng)態(tài)相應(yīng)快，精度高，圖像顯示直觀。聲發(fā)射檢測(cè)的發(fā)射源來自于缺陷本身，所以作為一種特殊動(dòng)態(tài)的無損檢測(cè)技術(shù)，能夠可以獲取更豐富的關(guān)于焊縫缺陷的信息，檢測(cè)的靈敏度高，并且在焊縫缺陷萌生和發(fā)展過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
三.焊接缺陷無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀從我國(guó)當(dāng)前建筑領(lǐng)域焊接缺陷無損檢測(cè)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，一般構(gòu)件通常不采用射線檢測(cè)。根據(jù)我國(guó)GB11345-1989《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)法》規(guī)定，對(duì)于曲率半徑不大的管材以及厚度在8 mm及其以上的板材采用超聲檢測(cè)進(jìn)行對(duì)接焊縫，而曲率半徑較大的管材以及厚度在8 mm以下的板材采用滲透檢查和磁粉檢測(cè)進(jìn)行對(duì)接焊縫。小于8 mm范圍內(nèi)的鋼板焊縫一般很難探出，特別是對(duì)只能采取單面檢測(cè)的焊縫內(nèi)部缺陷。而普通超聲儀探頭所能夠探測(cè)到的最小厚度是8mm，對(duì)于在這一厚度范圍內(nèi)的管材或者鋼板進(jìn)行探測(cè)焊縫內(nèi)部缺陷，必須要結(jié)合工程的實(shí)際情況研制出專門的超聲儀探頭才能夠進(jìn)行無損檢測(cè)。
四.焊接缺陷無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.檢測(cè)儀器自動(dòng)化當(dāng)前各種無損檢測(cè)大部分工作都是由人工操作完成的。比如磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)，受到人為因素的影響較大，會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，很難得到最為精確和客觀的數(shù)據(jù)。檢測(cè)儀器自動(dòng)化能夠在很大程度上降低人為因素的影響，減小由于外界客觀條件所帶來的檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差。此外檢測(cè)儀器自動(dòng)化還可以用在環(huán)境比較惡劣的地方，從而在減少人力損失的同時(shí)能夠獲得更加客觀的檢測(cè)數(shù)據(jù)。
2.數(shù)據(jù)處理智能化儀器的使用必然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生噪音，而無損檢測(cè)主要使用的物理基礎(chǔ)是熱學(xué)、聲學(xué)以及電磁學(xué)等，對(duì)噪音影響都非常敏感，所以濾波降噪成了處理數(shù)據(jù)的一項(xiàng)重要任務(wù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)在無損檢測(cè)的研究熱點(diǎn)，因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，還能有效降低噪音對(duì)信號(hào)的影響，很多學(xué)者都把其他一些信息處理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來建立了一些新的算法等。同時(shí)由于無損檢測(cè)處理的專家評(píng)判系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理也正在研究中，使得數(shù)據(jù)處理智能化技術(shù)更加完備。
3.信息融合化磁粉、超聲、射線檢測(cè)等這些常用的無損檢測(cè)既有自身的優(yōu)點(diǎn)，又存在著不足。比如滲透檢測(cè)很難檢測(cè)到構(gòu)件的內(nèi)部缺陷，超聲檢測(cè)不能用于網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)焊縫和大曲率，磁粉檢測(cè)在近表面及表面上的檢測(cè)效果十分明顯，而在深層檢測(cè)上則受到較大限制等。
五.結(jié)束語綜上所述，通過本文的學(xué)習(xí)，我們知道通過適當(dāng)?shù)木C合來獲得比任何單一信息源所能表達(dá)的更多的信息，能有效的提高焊接缺陷無損檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度和整體性能。
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