中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
一、概述
鋼結(jié)構(gòu)，顧名思義，是以鋼材為主要原料進行生產(chǎn)、加工而成的結(jié)構(gòu)類型，是當今建筑領(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、高強度、抗變形等特征，得到建筑行業(yè)的普遍認可，并越來越廣泛的應用到各項建筑項目中。鋼結(jié)構(gòu)建筑在一個國家的使用率成為了國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標志之一，擁有越多的鋼結(jié)構(gòu)設施，則說明該國家經(jīng)濟、科技水平相對越高。而在我國，隨著2008年奧運會主會場“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)檢測技術(shù)共有三種，依次為模擬實驗技術(shù)、破壞性實驗技術(shù)及無損檢測技術(shù)。模擬檢測實驗技術(shù)即通過對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的仿真模擬進行檢測的過程。即檢測過程中，通過一系列的模擬手段，制造出與實際鋼結(jié)構(gòu)及其相似的實驗模型，同時，另模擬出實驗模型所處的現(xiàn)實環(huán)境及可能遭受的壓力等破壞。以該方式對實驗模型進行檢測，通過對模型性能的測定確定被測鋼結(jié)構(gòu)建筑的性能好壞。模擬實驗是一類可信度較高的實驗方法，由于所模擬的實驗模型及實驗環(huán)境真實、直觀，故檢測結(jié)果爭議性小。但是，由于模擬實驗檢測周期長，檢測技術(shù)難度較高，故該檢測技術(shù)具有明顯的實用性缺陷。
破壞性實驗技術(shù)與無損檢測技術(shù)二者是相互對應的兩種檢測技術(shù)方式。其中，破壞性實驗，即需要通過對待測鋼結(jié)構(gòu)工件進行一定破壞以測定其性能的方式。具體步驟為首先對全部待檢工件進行隨機抽樣，對抽得的樣品進行針對性破壞，在樣品被破壞的過程中對樣品進行檢測，檢測結(jié)果即代表此批待檢產(chǎn)品的總體性能。破壞性實驗所得到的檢測結(jié)果真實、直觀，可信度高，但是由于實驗采取抽樣檢測的方式，故無法實現(xiàn)對全部產(chǎn)品的整體檢測，實驗效果不甚全面。
無損檢測技術(shù)，與破壞性實驗相反，是通過不對待測產(chǎn)品造成任何損傷的辦法對鋼結(jié)構(gòu)工件實施質(zhì)量檢測的技術(shù)手法。通過無損檢測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，工件的物質(zhì)狀態(tài)、各方面性質(zhì)均不會受到破壞。無損檢測技術(shù)內(nèi)容豐富，檢測效率高，檢測內(nèi)容覆蓋面廣，結(jié)果可信度高，是目前應用十分廣泛的一項鋼結(jié)構(gòu)檢測方式。
二、無損檢測方法簡述
無損檢測技術(shù)是在物理學、材料學、化學、計算機技術(shù)以及人工智能學等多方面學科基礎上發(fā)展起來的一項綜合性工程應用性技術(shù)。其在我國的發(fā)展起源于20世紀50年代初期，該技術(shù)當時自前蘇聯(lián)引進我國，并在引入后得到了國內(nèi)建筑行業(yè)、船舶制造業(yè)、交通運輸業(yè)、航空航天行業(yè)等的普遍重視。
無損檢測技術(shù)流程主要包括三個方面，依次為無損探傷、無損檢測、無損評價。無損探傷（Non-destructive Inspection，簡稱NDI），是檢測過程中進行測試發(fā)現(xiàn)缺陷的過程；無損檢測（Non -destructive Testing，簡稱NDT），是在檢測和發(fā)現(xiàn)缺陷的基礎上，確定缺陷大小、當量、性質(zhì)，確認缺陷位置、狀態(tài)的過程；無損評價（Non -destructive Evaluation，簡稱NDE），在全部流程的三個部分中，無損評價內(nèi)容最為豐富，其不僅要求實現(xiàn)前兩者所包含的內(nèi)容，同時，還要求獲取更為全面的，準確性更高的待測品信息，從而對被檢測對象的各項性能、運行狀態(tài)以及使用壽命等作出準確衡量。
無損檢測技術(shù)主要分為常規(guī)檢查技術(shù)與非常規(guī)檢測技術(shù)兩大類，其中，建筑鋼結(jié)構(gòu)應用成熟的無損檢測技術(shù)包括滲透檢驗、射線檢測 、磁粉檢測 、超聲檢測等。
1.滲透檢測技術(shù)
滲透檢測是液體滲透檢測技術(shù)的簡稱，該技術(shù)基于毛細管現(xiàn)象，是一種用來揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷的一種方法。其原理是將檢測所用的滲透液借助毛細管的作用深入到被檢測工件的表面開口缺陷當中，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工件的表面，經(jīng)過毛細管的作用缺陷中的滲透液就會回滲到顯像劑中，經(jīng)過一定的處理就可以判斷工件中的開口缺陷情況。這種方法檢測的基本步驟包括預處理、滲透、去除、干燥、顯像和后處理等。
滲透檢測技術(shù)是精密性較高的鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)之一，對缺陷檢測的精確度較高，操作也比較方便，主要用于對開口缺陷的檢測，在建筑鋼結(jié)構(gòu)中主要用于對鑄件、鍛件、焊接體及奧氏體不銹鋼等開口缺陷的檢測。
2.磁粉檢測技術(shù)
磁粉檢測技術(shù)，是利用磁感線表現(xiàn)對待測對象進行檢測的技術(shù)類型。由于鋼鐵材料在一定條件下可以被磁化，磁化后，在檢測對象表面會通過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，但當鋼鐵材料遭到破壞后，原有的磁力場會發(fā)生一定的變化，工件表面磁場線會在損壞部分發(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，從而達到鋼材料質(zhì)量檢測的目的。
磁粉檢測技術(shù)可將待測材料的性能及出現(xiàn)的缺陷以簡單、直觀的方式展現(xiàn)出來，操作過程簡單、操作成本低、效率高。其局限之處在于只能對待測材料表面的性能進行檢測，且對檢測人員視力水平提出了較高的要求。目前，磁粉檢測技術(shù)通常應用于一切鋼結(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.射線檢測技術(shù)
射線檢測技術(shù)是基于被檢測工件對波長不同的射線的不同吸收情況而對工件內(nèi)部的缺陷進行檢測的。由于被檢測工件不同部位的厚度、密度及成分差異，會使不同部位對透入射線的吸入情況存在差別，這些差別可通過底片記錄下來，然后分析底片上的影像，即可對被檢測工件內(nèi)部的缺陷類型、大小進行判斷。 射線檢測技術(shù)主要用于對工件內(nèi)部的體積缺陷進行檢測，其優(yōu)點是檢測結(jié)果直觀；但缺點是操作不方便，射線對人體的危害較大，需要采取一定的防護措施。
4.超聲波檢測技術(shù)
超聲波檢測是利用超聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生反射的性質(zhì)來對缺陷進行檢測，通過對超聲波回波的分析可以確定缺陷存在的位置及嚴重程度。在建筑鋼結(jié)構(gòu)中，該種方法可用于對分層、裂紋等缺陷的檢測，也可用于對夾雜等不均勻缺陷的檢測。
該方法的優(yōu)點是操作方便，能對厚度較大的工件進行檢測；缺點是表面和近表面的缺陷難以檢測，對檢測人員的個人技能水平要求較高。
三、建筑鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)新應用
超聲相控陣掃描檢測技術(shù)是借鑒相控陣雷達技術(shù)的原理發(fā)展起來的，其發(fā)射超聲波進行無損檢測的原理與普通超聲波檢測是相同的，但探頭是由多個壓電晶片單元組成陣列，通過控制各陣元發(fā)射的聲波的相位實現(xiàn)對超聲波聲場的控制。由于該技術(shù)采用了動態(tài)聚焦及聲束的角度掃描技術(shù)，因此使檢測效率和靈敏度大為提高，且檢測結(jié)果更直觀。目前，對該檢測技術(shù)的應用還存有一定的障礙，如設備計量、使用標準、人員培訓等，但隨著該技術(shù)的日益成熟，它的應用一定會在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測中普遍起來。，
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定標準，因此首先可以通過目測和測量來對焊接質(zhì)量進行檢測，這時就要用到目視檢測（VT）技術(shù)。通過目視檢測可以對焊縫的外觀首先進行檢測，可以發(fā)現(xiàn)咬邊等外觀缺陷，經(jīng)過修磨以后再利用其它檢測技術(shù)進行進一步檢測。目視檢測技術(shù)是國際上非常重視的一種無損檢測方法，但在國內(nèi)的無損檢測中沒有得到足夠重視，未來需要不斷加強這一檢測技術(shù)的應用。
四、總結(jié)
雖然鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)內(nèi)容豐富，方法多種多樣，但在實際檢測過程中，各種檢測手段并不能混淆使用，且其各自的工作原理、適用范圍、檢測成本、所產(chǎn)生的作用效果及其對監(jiān)測者的要求也不盡相同。實際應用過程中需綜合考慮，恰當選取，方能得到科學、合理且經(jīng)濟、高效的檢測結(jié)果。
總之，無損檢測對建筑鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測與質(zhì)量把關(guān)有著極其重要的意義。這更要求相關(guān)領(lǐng)域工作人員加強對無損檢測的研究與實踐，促進該檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，并最終以其推動我國建筑行業(yè)的進步乃至國民經(jīng)濟的發(fā)展。
