刘磊
江苏钢建金属制品检测有限公司 江苏宜兴 214231
摘要：社会经济的发展，经济一体化越来越紧密，我国交通事业得到大力发展，打通江海通道是我国交通工程建设的最重要一环，大跨度桥梁钢结构蓬勃建设，满足人们更多的交通需求。本文以桥梁钢结构的理化及无损检测技术的发展为探讨的主题，分析桥梁钢结构的理化性能分析和无损检测技术的发展。
关键词：钢结构；桥梁；理化性能；无损检测
1 桥梁钢结构的理化性能分析和无损检测技术
1.1理化性能分析
桥梁钢结构的理化性能分析是通过破坏性试验对抽样试件的性能指标进行测试和分析，检测结果具有精确、直观、误差和争议性比较少等优点，可以对桥梁结构及其材料的强度、硬度、抗拉和抗剪等性能得出科学的结论。但理化性能分析是破坏性试验，只适用于抽样而不能对全部构件进行检测试验。
1.2 无损检测技术
无损检测是在不损坏工件或原材料状态的前提下，对被检材料的表面和内部质量进行检查的一种检测手段，Nondestructive Testing（缩写NDT）。由于不需要破坏构件，可以对原材料和构件进行100%检测，经济成本相对较低，在钢结构制作工厂和现场施工检测中得到广泛应用。无损检测设备见图1。
图1：无损检测设备
我国桥梁钢结构无损检测技术主要有：
1）射线照相检测技术（RT）：这种检测技术目前在桥梁钢结构中应用最多的是利用工业X射线机发射出工业X射线透照被检焊缝表面，焊缝内的缺陷在背面的胶片中投影，通过适当的胶片处理技术将底片中的影像显现出来，焊缝中的缺陷能直观显现在胶片上。优点是缺陷直观显示，易于定性定量，对体积型缺陷检测灵敏度高；局限性是检测周期长、成本高，对平行于焊缝表面的面积型缺陷检测灵敏度低，辐射对检测员身体有伤害，对非对接焊缝难以检测。射线检测透照示意图见图2。
注：1表示射线源，2表示射线胶片，f表示焦距，t表示被检工件公称厚度，d表示源侧工件表面至胶片的距离。
图2：透照示意图
2）超声波检测技术（UT）：这种技术是利用超声探头发射超声波，在钢结构中传播时，遇到不同介质时，在介质面处发生反射，发射波显示在探伤仪显示屏上，从而判断出钢结构中存在的缺陷位置和大小。优点是检测成本低、速度快、污染小，缺陷位置定位准确，异形结构也可检测，对体积型、面积型缺陷检测灵敏度较高；局限性是定性较困难。各种焊接接头超声检测示意图见图3。
图3：各种焊接接头超声波检测示意图
3）磁粉检测技术（MT）：桥梁钢结构中应用最多的是磁轭法，这种检测技术是利用磁轭的磁极产生磁力线对钢结构进行局部磁化，表面缺陷处产生不连续，吸附磁悬液中的磁粉形成磁痕显示，在合适的光照条件下观察，能直观反映出钢结构中的缺陷位置、性质。优点是缺陷显示直观、定性准确，检测成本较低，对近表面缺陷检测灵敏度高；局限性是只能对铁磁性材料近表面缺陷进行检测，结构变化处会形成伪缺陷。磁粉检测示意图见图4。
对接焊缝 角焊缝
图4：磁粉检测示意图
4）渗透检测技术（PT）：这种检测技术主要是利用毛细管表面张力原理，将渗透剂均匀喷涂在待检部位，并保持湿润10分钟，用清洗剂清除多余渗透剂后干燥，然后施加显像剂10-60分钟，缺陷中的渗透剂通过表面张力作用显现在显像剂上。优点是显示直观，检测方便，不需通电；局限性是只能对表面开口缺陷进行检测，不能对疏松材料进行检测，检测成本较高。
5）涡流检测技术（ET）。涡流检测技术是利用交流电使钢内结构内外分布交变电流产生的磁场，钢结构表面存在缺陷通过不同的涡流电流显现出来[1]。
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2 桥梁钢结构理化性能分析和无损检测技术实际应用
2.1理化性能分析项目
桥梁钢结构理化性能分析项目包括力学性能分析、化学成分分析和金相试验，具体见表1。
2.1.1钢材
为确保桥梁钢结构工程质量，钢结构钢材在进场加工前，必须按规范JGT/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》等要求，按同一生产厂家、材质及厚度每10个炉（批）号组成一个检验批进行复验，复验合格后才可在工程中应用。
2.1.2高强螺栓及摩擦面抗滑移系数试验
桥梁钢结构中大量使用高强螺栓连接，高强螺栓按批复验，每批抽取8套为一批进行复验，摩擦面抗滑移系数试验按每2000吨为一批进行试验，试验结果满足标准和设计要求方可使用。
2.1.3焊接材料
按规范要求，焊条每三个批组成一个检验批进行复验；焊丝每五个批组成一个检验批进行复验。焊接材料具体复验项目见表2。
表2：焊接材料复验项目
序号复验项目数量备注
1熔敷金属拉伸（屈服强度、抗拉强度、伸长率）1个
2冲击试验5个
3化学成分分析1个
2.1.4焊接工艺评定和产品试板
桥梁钢结构各小构件主要依靠焊接连接，焊材材料重要性可想而知，因此，需要对焊接进行工艺评定，并通过产品试板理化分析对焊接过程进行控制。主要检测项目包括：焊接接头拉伸试验、熔敷金属拉伸试验、接头侧弯试验、接头冲击试验（焊缝和热影响区）、金相宏观分析和接头维氏硬度试验。通过这些项目的分析，可以得到科学可信的试验结果，用以指导工程施工。
2.2 无损检测
2.2.1在建桥梁钢结构无损检测
在建桥梁钢结构中主要采用RT、UT和MT，其中RT主要是对钢箱梁对接焊缝，尤其是T字型对接接头、十字型对接接头焊缝进行拍片检测；UT是对桥梁钢结构所有设计为全熔透焊缝的必须100%检测，如钢箱梁对接和桥墩结构全熔透焊缝等，并对局部熔透焊缝按设计要求进行抽样检测；MT主要是对U肋角焊缝、筋板角焊缝等部位进行检测。对桥梁上使用的不锈钢、铝合金材料等还要使用PT等检测手段。
在检测过程中，如果存在钢结构损伤问题，就需要扩大检测范围，防止存在检测不合格的现象。对于不适合超声波检测的焊缝等结构，需要及时更换适合的检测方式[2]。
2.2.2已建桥梁钢结构无损检测
已建成的桥梁钢结构影响因素众多，可以从人与环境两个方面进行分析。桥梁建成后，通行的车辆超负荷会导致桥梁受损变形严重，再加上环境影响，使桥梁的质量受到很大的损伤。对已建成的桥梁进行检测，能对桥梁以后的维护策略做出相应的技术指导。
对已建成的桥梁钢结构通常采用目视、磁粉探伤和超声波探伤等检测手段。目测是最简单最表面性的检查，在日常的检查工作中，通常采用目测方法，主要检查桥梁油漆，钢结构形变等。对于肉眼无法观测到的钢结构损伤，用磁粉探伤和超声探伤等检测方式进行检查。
2.2.3无损检测技术的发展与展望
无损检测技术的发展已经达到了一定的水平，在桥梁钢结构建设应用中十分广泛。经济发展没有尽头，技术探索也就没有终点，在使用原有的技术基础上，我们还需要不断探索。在技术的发展中，要注重试验，利用现代信息技术，将无损技术与之结合发展，创造出无损检测模拟软件，促进技术发展。
3 结束语
总之，桥梁钢结构检测，对桥梁的建设质量有着重要的作用。通过原材料理化检测，确保工程使用符合国家标准和设计要求的材料；通过焊接工艺性能评定理化检测，确保工程结构性能满足国家标准和设计要求；通过在建和已建钢结构桥梁的无损检测，明确桥梁钢结构中存在的问题，对桥梁的建设、维护和修理工作做出明确的指示，使桥梁建设质量有良好的保障，间接促进社会发展。
参考文献：
[1]刘荣寿.浅谈无损检测技术在钢结构桥梁中的应用[J].江西建材，2017（15）：137-137.
[2]梁启亮.无损检测新技术的分析及其在钢结构桥梁中应用的研究[J].居业，2017（3）：96-97.
论文作者:刘磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/10
标签：钢结构论文; 桥梁论文; 检测技术论文; 理化论文; 缺陷论文; 性能论文; 渗透剂论文; 《防护工程》2018年第30期论文;