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摘要：自从铁元素被发现并被人们开发利用之后，为社会的发展进步起到了重要的推动作用。特别是工业革命之后，大量的钢铁被人们提炼并加工成各种材料，应用在生产生活中，成为了人们生活中不可缺少的材料。随着发展的深入，现代钢铁的使用更加深入，因此要求钢结构的质量得到保证并且能够对其进行质量检验。受到条件限制，传统的拆检作业已经不能满足现代设备的监测，特别是现代钢结构大部分需要焊接工艺，传统的检验方法已无法满足需求，因此可以进行无损检测。本文对钢结构焊缝缺陷的无损检测技术进行了分析研究，期望能够对焊缝无损检验提供一些帮助。
关键词：钢结构；焊缝缺陷；无损检测技术；应用分析
引言
随着钢结构在日常的生产生活中的广泛应用，钢结构质量问题成为了一项重要研究项目，其中包含了钢结构焊缝缺陷检测。在钢结构中，特别是大型钢结构或复杂钢结构，很多地方都需要利用焊接来完成结构的构建，因此检验焊缝质量是检验结构质量的重要组成。在焊接过程中，焊缝存在着许多问题，这些问题有的可以在外部看见，有的不能看见，此时需要运用无损检测技术对其进行缺陷的检验。对现有的无损检测技术进行探究，分析每种检测技术的检验原理，能够根据不同的检测构件选择合适的检验技术，在获得想要的检测结果的同时，能够减低检验成本。
一、钢结构焊接存在的缺陷种类
（一）气孔
在焊接工作由于气体存在于焊缝中形成的空穴叫做气孔。其存在位置可以在焊缝表面，也可以在焊缝内部，其分布情况不一，有的密集有的疏散，并且气孔的大小也不均匀。气孔的存在使焊缝处的机械性能下降，减小了焊缝的有效工作面，并且破坏了焊缝的致密性，容易造成泄漏。气孔形成的重要原因是钢材或焊接工艺不符合要求。在焊接方面的原因还包括焊件表面清洁不干净，留有杂质，焊条的外部药皮不干燥，电弧拉的太长，焊接电流太大等[1]。
（二）夹渣
夹渣是指在焊接接缝或融合线中，存在的非金属夹杂物质。夹渣能够较严重的影响焊接质量，因为其自身形状呈现多样化，多边导致尖角的产生，而金属内部的应力多集中于此，往往引起裂纹的出现。在焊缝中的含氮与磷的化合物会使金属发脆，而硫化铁等形成的夹渣会导致焊接部位呈现出热脆性。夹渣的产生原因有多种，主要有钢结构焊接边缘以及焊层之间的清理工作做的不到位，导致污物的遗留；在焊接工作进行过程中，电流的选用失误，导致电流过小结果使金属融化后凝固速度过快，导致焊渣不能及时浮出；在焊接过程中焊条的运动不合理，也会造成夹渣的出现。
（三）咬边
咬边是指在焊接过程中钢结构焊缝金属交接的边界处出现的凹槽，其结果是使钢结构的受力面积减少，使焊接接头的强度减弱。因为咬边处此产生了形变，导致结构的应力集中，在使用过程中承受载后容易产生裂纹，导致结构强度降低或失去功能。咬边形成的原因较多，主要包括在焊接时电流调节不当，导致电流过大使电弧过长，或者是焊条的运行速度不合理；第二在进行角焊作业时，焊条的使用角度不当或电弧长度不当。
（四）裂纹
焊接过程中，在焊缝或是热影响区内因为开裂而形成的缝隙叫做焊接裂纹，其形式多样，分布广泛。习惯将平行于焊缝的裂纹称之为纵向裂纹，垂直方向的为横向裂纹，弧坑内的叫做火口或弧坑裂纹。裂纹的危害在焊接过程中最大，因为它能够降低焊接接头的强度，还能够引起应力集中，这是因为在裂纹末端有一个尖锐的缺口。当焊件承受载荷后，应力集中部位将会是钢结构发生断裂的起源处。裂纹形成的原因也不是单一的，当钢结构中的含碳量较高或硫磷含量高时，焊接过程中如果不进行工艺处理，则可能诱发裂纹出现。在焊接进行时操作不规范，焊接顺序不合理也会导致焊接裂缝的产生[2]。
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（五）未焊透
在对钢结构进行焊接作业时，局部未融合留下的空隙称作未焊透。此缺陷会对该焊接部位的机械性能造成损害，在此处容易形成应力集中，在使用之后容易受外力影响导致裂纹出现。未焊透的原因是在焊接过程中电流调节的过小，电弧拉的太长以及出现偏吹，焊接的速度过快，焊条运行角度以及方法不当等。
二、焊缝无损检测技术的应用
（一）超声波检测
超声波探伤是利用超声波通过不同的介质界面时，会发生反射和折射的特点来对物体进行缺陷检测。当声波在检测件内遇到缺陷部位时，声波的传播会发生折射与反射，这种反射波与正常波的反馈时间不同，将其在接收设备上进行调制显示，即能够显示缺陷。超声波探伤速度快，灵敏，设备简单操作灵活，可适用范围广泛。但是要求被测件表面光洁，并且对测试人员的技术要求高。
（二）磁粉检测
磁粉探伤是利用铁磁材料的磁导率高于其他物质，当铁磁物品进行磁化之后，在表面或近表面的缺陷点因为其导磁能力差，导致其附近的磁力线发生局部变形，并逸出物品表面形成漏磁场。在此影响下，表面上敷撒的磁粉或浇注的磁悬液内含的磁粉粒子会在这个磁场的影响下形成不同的分布图案，以此显示缺陷的位置、形状、大小。为了使缺陷的显示更加清晰，在磁化的过程中需要将磁力线与缺陷深度方向进行垂直方向的磁化。磁化探伤能够使缺陷进行直观显示，并且灵敏度高，方便快捷。但是其只能适用于铁磁性材料，并且检测仅限于物件的表面及附近，不能进行内部的检测[3]。
（三）射线检测
射线探伤是利用放射线对物体进行内部缺陷无损探测的一种方法。其使用的射线种类主要是X射线以及Y射线，利用射线穿透焊接缝隙，将影像显示在底片或显示屏上。射线容易穿透物体，并且在穿透过程中被吸收以及发生散射导致自身强度的衰减。利用射线的这一特性，当寻照射焊缝时，缺陷点与周围物质对射线的衰减影响不同，因而胶片上感光程度存在差异，所以能获得反应内部情况的底片。研究这些底片可以了解焊缝内部的缺陷种类、大小以及分布情况。射线探伤适应性广，对材料以及表面要求低，并且获得的底片能够长期存档保存，便于分析研究。但是其设备成本高昂，对于细小线状缺陷以及分层类缺陷探测不理想，并且射线对人体有危害，在进行照射时需要做好安全防护措施。
渗透检测
渗透检测的使用局限性小，且应用时间较长、技术成熟，它的原理是利用液体的高渗透能力，来显示物体表面的开口性缺陷。渗透探伤的设备简单，并且操作方便灵活，适宜进行现场作业，能够应用于各种材料以及形状的物体，但是其检测范围有限，只能适用于表面的开口缺陷的测定，不能检测物件内部的缺陷。其中煤油白粉法简单经济，灵活性高，荧光渗透法灵敏性以及准确性高，但是需要在暗室内进行，并且长期接触紫外线会损害人体健康[4]。
结束语
总结上文，可以得知随着钢结构的应用的深入进行，钢结构的质量要求也逐渐提高，特别的对于焊缝处，因为与其它主体部位的结构不同，存在着许多隐患。这些隐患常规的检测不能检验出来，在不能破坏其结构的前提下，需要用无损检测的手段进行测试。目前，在无损检测领域常用的检测方法有超声波检测法、磁粉检测法、射线检测法、渗透检测法、热成像检测法等。这些新技术的应用在保证原结构的前提下，能够确定钢结构焊缝部位是否存在的缺陷，并对缺陷种类进行确认。
参考文献：
[1]施翔，高晓，洪志健.建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用分析[J].建材与装饰，2016（31）：50-51.
[2]何菲.钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究[J].安徽建筑，2018，24（2）：186-187.
[3]李仁龙，吴磊.钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究[J].价值工程，2016，35（30）：91-93.
[4]赵文婷，吴耀欢.钢结构工程焊缝无损检测技术研究[J].冶金丛刊，2017（3）：60-61.
论文作者:朱振唯
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第7期
论文发表时间:2019/10/14
标签：钢结构论文; 缺陷论文; 裂纹论文; 射线论文; 过程中论文; 检测技术论文; 表面论文; 《建筑细部》2019年第7期论文;