建筑鋼結(jié)構(gòu)由于其強(qiáng)度高、工業(yè)化程度高以及綜合經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，自上世紀(jì)90年代，特別是近年來(lái)得到了迅猛發(fā)展，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用等領(lǐng)域。由于一些重點(diǎn)工程，建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生了嚴(yán)重的質(zhì)量事故，如鄭州中原博覽中心網(wǎng)架曾發(fā)生了崩塌事故，所以建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性越來(lái)越受到重視。
建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性源于設(shè)計(jì)，其自身質(zhì)量則源于原材料、加工制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝等因素。評(píng)價(jià)建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性一般有三種方式：⑴模擬實(shí)驗(yàn)；⑵破壞性實(shí)驗(yàn)；⑶無(wú)損檢測(cè)。模擬實(shí)驗(yàn)是按一定比例模擬建筑鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)格、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式等，模擬在其運(yùn)行環(huán)境中的工作狀態(tài)，測(cè)試、評(píng)價(jià)建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體性能作出定量評(píng)價(jià)，但其成本高，周期長(zhǎng)，工藝復(fù)雜。破壞性實(shí)驗(yàn)是采用破壞的方式對(duì)抽樣試件的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和觀察。破壞性實(shí)驗(yàn)具有檢測(cè)結(jié)果精確、直觀、誤差和爭(zhēng)議性比較小等優(yōu)點(diǎn)，但破壞性實(shí)驗(yàn)只適用于抽樣，而不能對(duì)全部工件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以不能得出全面、綜合的結(jié)論。無(wú)損檢測(cè)則能對(duì)原材料和工件進(jìn)行100%檢測(cè)，且經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低。
上世紀(jì)50年代初，
無(wú)損檢測(cè)技術(shù)通過(guò)前蘇聯(lián)進(jìn)入我國(guó)。作為工藝過(guò)程控制和產(chǎn)品質(zhì)量控制的手段，如今在核電、航空、航天、船舶、電力、建筑鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是建立在眾多學(xué)科之上的一門新興的、綜合性技術(shù)。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是以不損傷被檢對(duì)象的結(jié)構(gòu)完整性和使用性能為前提，應(yīng)用物理原理和化學(xué)現(xiàn)象，借助先進(jìn)的設(shè)備器材，對(duì)各種原材料，零部件和結(jié)構(gòu)件進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和測(cè)試，借以評(píng)價(jià)它們的完整性、連續(xù)性、致密性、安全性、可靠性及某些物理性能。無(wú)損檢測(cè)經(jīng)歷了三個(gè)階段，即無(wú)損探傷（Non-destructive Inspection，簡(jiǎn)稱NDI）、無(wú)損檢測(cè)（Non-destructive testing，簡(jiǎn)稱NDT）、無(wú)損評(píng)價(jià)（Non-destructive Evaluation，簡(jiǎn)稱NDE）、無(wú)損探傷的含義是探測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷。無(wú)損檢測(cè)不僅僅要探測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷，而且要發(fā)現(xiàn)缺陷的大小、位置、當(dāng)量、性質(zhì)和狀態(tài)。無(wú)損評(píng)價(jià)的含義則更廣泛、更深刻， 它不僅要求發(fā)現(xiàn)缺陷，探測(cè)被檢對(duì)象的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)，還要求獲得更全面、更準(zhǔn)確的，綜合的信息，從而評(píng)價(jià)被檢對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命。應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法有磁粉檢測(cè)（Magnetic Testing簡(jiǎn)稱MT）、滲透檢測(cè)（Penetrate Testing，簡(jiǎn)稱PT）、渦流檢測(cè)（Eddy current Testing簡(jiǎn)稱ET）、聲發(fā)射檢測(cè)（Acoustic Emission Testing簡(jiǎn)稱AET）、超聲波檢測(cè)（Ultrasonic Testing，簡(jiǎn)稱UT）、射線檢測(cè)（Radiography Testing，簡(jiǎn)稱RT）。在建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中，按檢測(cè)缺陷產(chǎn)生的時(shí)機(jī)，無(wú)損檢測(cè)方法可以按下圖分類。
2 檢測(cè)方法的簡(jiǎn)述
2.1 磁粉檢測(cè)（MT）
2.1.1 原理
鐵磁性材料被磁化后，產(chǎn)生在被檢對(duì)象上的磁力線均勻分布。由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生了局部畸變而產(chǎn)生了漏磁場(chǎng)，漏磁場(chǎng)吸附施加在被檢對(duì)象表面的磁粉，形成在合適光照下可見(jiàn)的磁痕,從而達(dá)到檢測(cè)缺陷的目的。
2.1.2 適用范圍
可以對(duì)鐵磁性原材料，如鋼板、鋼管、鑄鋼件等進(jìn)行檢測(cè)，也可以對(duì)鐵磁性結(jié)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)。
2.1.3 局限性
僅適用鐵磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)人員的視力、工作場(chǎng)所、被檢對(duì)象的規(guī)格、形狀等有一定的要求。
2.1.4 優(yōu)點(diǎn)
經(jīng)濟(jì)、方便、效率高、靈敏度高、檢測(cè)結(jié)果直觀。
2.2 滲透檢測(cè)（PT）
2.2.1 原理
在被檢對(duì)象表面施加含有熒光染料或著色染料的滲透液，滲透液在毛細(xì)血管的作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，滲透液可以滲透到表面開口的缺陷中去。經(jīng)過(guò)去除被檢對(duì)象表面多余的滲透液，干燥后，再在被檢對(duì)象表面施加吸附介質(zhì)（顯象劑）。同樣在毛細(xì)血管的作用下，顯象劑吸附缺陷中的滲透液，使?jié)B透液回滲到顯象劑中，在一定的光照下，缺陷中的滲透液被顯示。從而達(dá)到檢測(cè)缺陷的目的。
2.2.2 適用范圍
適用于非多孔狀固體表面開口缺陷。
2.2.3 局限性
僅適用于表面開口缺陷的檢測(cè)，而且對(duì)被檢對(duì)象的表面光潔度要求較高，涂料、鐵銹、氧化皮會(huì)覆蓋表面缺陷而造成漏檢。對(duì)檢測(cè)人員的視力有一定要求，成本相對(duì)較高。
2.2.4 優(yōu)點(diǎn)
設(shè)備輕便、操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)靈敏度高，結(jié)果直觀、準(zhǔn)確。
2.3 渦流檢測(cè)（ET）
2.3.1 原理
金屬材料在交變磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生了渦流，根據(jù)渦流的分布和大小可以檢測(cè)出鐵磁性材料和非鐵磁性材料的缺陷。
2.3.2 適用范圍
適用于各種導(dǎo)電材料的表面和近表面的缺陷檢測(cè)。
2.3.3 局限性
不適用不導(dǎo)電材料檢測(cè)，對(duì)形狀復(fù)雜的試件很難應(yīng)用，比較適合鋼管、鋼板等形狀規(guī)則的軋制型材的檢測(cè)，而且設(shè)備較貴；無(wú)法判定缺陷的性質(zhì)。
2.3.4 優(yōu)點(diǎn)
檢測(cè)速度快，生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化程度高。
2.4 聲發(fā)射檢測(cè)（AET）
2.4.1 原理
材料或結(jié)構(gòu)件受到內(nèi)力或外力的作用產(chǎn)生形變或斷裂時(shí)，以彈性波的形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射，也稱為應(yīng)力波發(fā)射。聲發(fā)射檢測(cè)是通過(guò)受力時(shí)材料內(nèi)部釋放的應(yīng)力波判斷被檢對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷程度的一種新興動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。
2.4.2 適用對(duì)象
適用于被檢對(duì)象的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，如對(duì)大型橋梁、核電設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
2.4.3 局限性
無(wú)法監(jiān)測(cè)靜態(tài)缺陷、干擾檢測(cè)的因素較多；設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格較貴、檢測(cè)技術(shù)不太成熟。
2.4.4 優(yōu)點(diǎn)
可以遠(yuǎn)距離監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況和缺陷的擴(kuò)展情況，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
2.5 超聲波檢測(cè)（UT）
2.5.1 原理
超聲波是指頻率大于20千兆赫茲的機(jī)械波。根據(jù)波動(dòng)傳播時(shí)介質(zhì)的振動(dòng)方向相對(duì)于波的傳播方向不同，可將波動(dòng)分為縱波、橫波、表面波和板波等。用于鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)的主要是縱波和橫波。
超聲波探傷儀激勵(lì)探頭產(chǎn)生的超聲波在被檢對(duì)象的介質(zhì)中按一定速度傳播，當(dāng)遇到異面介質(zhì)（如氣孔、夾渣）時(shí)，一部分超聲波反射回來(lái)，經(jīng)儀器處理后，放大進(jìn)入示波屏，顯示缺陷的回波。
2.5.2 適用對(duì)象
適用于各類焊逢、板材、管材、棒材、鍛件、鑄件以及復(fù)合材料的檢測(cè)，特別適合厚度較大的工件。
2.5.3 局限性
檢測(cè)結(jié)果可追溯性較差；定性困難，定量不精確，人為因素較多；對(duì)被檢工件的材質(zhì)規(guī)格，幾何形狀有一定要求。
2.5.4 優(yōu)點(diǎn)
檢測(cè)成本低、速度快、周期短、效率高；儀器小、操作方便；能對(duì)缺陷進(jìn)行精確定位；對(duì)面積型缺陷的檢出率較高（如裂紋、未熔合等）
2.6 射線檢測(cè)（RT）
2.6.1 原理
射線是一種波長(zhǎng)短、頻率高的電磁波。
射線檢測(cè)，常規(guī)使用×射線機(jī)或放射性同位素作為放射源產(chǎn)生射線，射線穿過(guò)被檢對(duì)象，經(jīng)過(guò)吸收和衰減，由于被檢試件中存在厚度差的原因，不同強(qiáng)度的射線到達(dá)記錄介質(zhì)（如射線膠片），射線膠片的不同部位吸收了數(shù)量不等的光子，經(jīng)過(guò)暗室處理后，底片上便出現(xiàn)了不同黑度的缺陷影象，從而判定缺陷的大小和性質(zhì)。
2.6.2 適用范圍
適用較薄而不是較厚（如果工件的厚度超過(guò)80mm就要使用特殊設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，如加速器）的工件的內(nèi)部體積型缺陷的檢測(cè)。
2.6.3 局限性
檢測(cè)成本高、周期長(zhǎng)，工作效率低；不適用角焊逢、板材、管材、棒材、鍛件的檢測(cè)；對(duì)面狀的缺陷檢出率較低；對(duì)缺陷的高度和缺陷在被檢對(duì)象中的深度較難確定；影響人體健康。
2.6.4 優(yōu)點(diǎn)
檢測(cè)結(jié)果直觀、定性定量準(zhǔn)確；檢測(cè)結(jié)果有記錄，可以長(zhǎng)期保存，可追溯性較強(qiáng)。
3 小結(jié)
綜上所述，每種無(wú)損檢測(cè)方法的原理和特點(diǎn)各不相同，且適用的檢測(cè)對(duì)象也不一樣。在建筑鋼結(jié)構(gòu)的行業(yè)中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的整體性能，檢測(cè)成本及被檢對(duì)象的規(guī)格、材質(zhì)、缺陷的性質(zhì)、缺陷產(chǎn)生的位置等諸多因素合理選擇無(wú)損檢測(cè)方法。一般地，選擇無(wú)損檢測(cè)方法及合格等級(jí)，是設(shè)計(jì)人員依據(jù)相關(guān)規(guī)范而確定的。有的工程，業(yè)主也有無(wú)損檢測(cè)方法及合格等級(jí)的要求，這就需要供需雙方相互協(xié)商了。
3.1 鋼結(jié)構(gòu)在加工制作及安裝過(guò)程中無(wú)損檢測(cè)方法的選擇見(jiàn)表1
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被檢對(duì)象
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檢測(cè)方法
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原材料檢驗(yàn)
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板材
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UT
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鍛件及棒材
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UT、MT（PT）
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管材
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UT（RT）、MT（PT）
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螺栓
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UT、MT（PT）
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焊接檢驗(yàn)
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坡口部位
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UT、PT（MT）
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|
清根部位
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PT（MT）
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對(duì)接焊逢
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RT（UT）、MT（PT）
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角焊逢和T型焊逢
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UT（RT）、PT（MT）
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3.2 被檢對(duì)象所適用的無(wú)損檢測(cè)方法見(jiàn)表2
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被檢對(duì)象
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內(nèi)部缺陷
檢測(cè)方法
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表面缺陷和近表面
檢測(cè)方法
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發(fā)生中缺陷檢測(cè)
|
|
RT
|
UT
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MT
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PT
|
ET
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AET
|
|
試
件
分
類
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鍛件
|
×
|
●
|
●
|
●
|
△
|
△
|
|
鑄件
|
●
|
○
|
●
|
○
|
△
|
△
|
|
壓延件（管、板、型材）
|
×
|
●
|
●
|
○
|
●
|
△
|
|
焊逢
|
●
|
●
|
●
|
●
|
×
|
△
|
|
缺陷分類
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內(nèi)部缺陷
|
分層
|
×
|
●
|
—
|
—
|
—
|
—
|
|
疏松
|
×
|
○
|
—
|
—
|
—
|
—
|
|
氣孔
|
●
|
○
|
—
|
—
|
—
|
—
|
|
縮孔
|
●
|
○
|
—
|
—
|
—
|
—
|
|
未焊透
|
●
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