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无损检测技术在钢结构桥梁中的运用 —— 质量月论文选刊

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发表时间：2022-09-24 09:05作者：朱豪洵
近年来在建设行业中，钢结构作为一种预制加工的施工方式，已经越来越多的被各类工程所采用。作为质量控制的重要一环，焊缝无损检测技术在整个钢结构检测领域得到了普遍运用。无损检测(NDT)，就是在不损坏试件的前提下，以物理和化学方法为手段，借助先进的技术和仪器设备，对试件内部和表面的结构、性质、状态进行检测的方法，是检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。目前钢结构工程中运用最广泛的五大无损检测方法包括：超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、射线检测（RT）、渗透检测（PT）、目视检测(VT)，除了这些常规方法，尚有一些新技术在钢结构工程中的应用研究，例如运用超声波衍射时差法(TOFD)、相控阵法（PAUT）联合检测技术对超厚板对接焊缝进行检测。
在桥梁工程中，除了传统的配筋混凝土桥，还有以桁架桥、悬索桥、斜拉桥等为代表的钢桥，目前国内外的钢结构桥梁规范，主要有以《美国钢桥焊接规范》AWS D 1.5 M/D 1.5-2020为代表的欧美标准体系，以及适应我国情况的《公路桥涵施工技术规范》JTG/T 3650-2020等标准。因此，要根据不同项目情况，分类参考相应规范，综合运用多种无损检测技术，对钢结构桥梁进行检测。钢结构桥梁主要由上部结构、下部结构、支座、桥面系及附属设施组成，见附图一。对于新建钢桥，下部结构中的钢管桩、上部结构中的桥面板叠合梁焊缝等是重点检测部位，按照桥梁规范，需要进行超声波、磁粉、射线以及防腐涂层厚度检测；对于在役钢桥，z6尊龙凯时通常要进行定期检查并对桥梁的技术状况进行评估，随着科技的发展，一些新的方法也逐渐普及，例如运用无人机技术对桥面底板等人工不宜到达的部位进行目视检测，可以及时发现涂层剥落，焊缝锈蚀等病害。

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新建钢桥的无损检测分为工厂制作检测和现场安装检测两部分，以下的两个检测案例将分别从工厂制作检测和现场安装检测两部分进行比对分析。按照桥梁规范，需要按照比例进行超声波、磁粉和射线检测。
工程应用实例一
某新建快速路钢结构桥梁的工厂制作焊缝及钢板原材料入场无损检测，采用《公路桥涵施工技术规范》JTG/T 3650-2020和《厚钢板超声波检测方法》GB/T2970-2016作为检测和验收依据。按照规范要求，抽取进场钢板的10%进行超声波检测，检测合格的钢板才可以进入下料加工及焊接拼装工序，焊接完成24小时以后，须按照规范对拼接焊缝进行目视检测，合格后方可进行超声波、磁粉和射线检测。目视检测发现有飞溅，一般来说，如果焊接电流过大，极易产生飞溅，所以焊接时需注意调节电流电压的比值，不宜过大或过小。经过对上述外观缺陷的打磨修补，z6尊龙凯时接着进行磁粉检测，按照规范，z6尊龙凯时对某叠合梁分段顶板、底板与腹板的角焊缝进行100%磁粉检测，发现一处线性显示，经修补打磨后复检合格，磁粉检测结果见表1。磁粉检测完成后，z6尊龙凯时继续对该分段进行超声波检测，经检测发现有多处内部缺陷，炭刨后缺陷见附图，超声波检测结果见表2，返修后经过24小时后复检合格。最后，按照规范对桥的面板、拱肋等部位拼接焊缝抽取10%进行射线检测，并为了对焊接工艺进行验证，随机抽取厂内焊板一块进行射线检测，发现有簇状气孔，以上几种方法的检测过程及缺陷见附图二~六，至此，该批加工的分段工厂制作部分已检测完成，并进入现场安装工序。

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经过对这些表面和内部缺陷的分析判断，工厂在焊接前未严格按照焊接工艺评定拟定的参数进行预处理、施焊及焊后保温，对此z6尊龙凯时及时与工厂技术人员商讨制定整改方案，在装配工序对坡口角度进行控制，一般应控制在30°-60°为宜，且施焊前应将坡口内部清理干净，按照WPS的要求分道分段施焊，坡口装配间距及角度过小容易产生未融合、未焊透等面状缺陷，焊接前未安装引弧板，容易产生弧坑裂纹，焊接时电流过大，电压不稳会产生气孔和飞溅，焊后保温应遵循根据板厚每英寸1小时的原则，如果保温不及时会产生延迟性裂纹，经过施工前期介入指导工厂的焊接工艺，z6尊龙凯时有效控制了后续的质量稳定性，后续也未发现有大面积缺陷。

工程应用实例二

某新建人行栈桥现场安装焊缝无损检测，采用《公路桥涵施工技术规范》JTG/T 3650-2020标准对该工程现场拼接焊缝进行超声波及磁粉检测，因受现场人流密集，射线具有放射性等客观条件限制，未进行射线检测。现场检测共发现1处超声波缺陷及2处磁粉缺陷，检测及缺陷波形图见附图七~附图八，磁粉缺陷当场打磨修补后复检合格，超声波缺陷经碳刨后重新焊接，24小时后返修复探后合格。超声波检测结果见表3。

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综上所述，钢桥焊缝中的各类无损检测方法是互相配合使用的，根据理论和实测数据，超声波的可以检出内部缺陷，而磁粉的检测深度为表面和近表面1-2mm，射线则可以对缺陷的性质有一个直观的判断，在检测使用不同的无损检测方法对同一构件进行检测，提高了缺陷的检出率，根据工厂制作检测和现场安装检测两部分的实践，z6尊龙凯时可以发现，工厂焊缝如果不按工艺对焊接质量进行控制，会出现未熔合、未焊透等危险性缺陷，而现场施工因条件所限，如未设置挡风板，则更容易出现密集气孔这样的体积型缺陷。通过检测实例z6尊龙凯时可以发现，检测和施工是相辅相成的，一位优秀的检测人员要有能为施工方发现问题，并处理问题的能力，通过检测工作来指导施工工艺的改进，才能可持续的改进施工质量，为项目的顺利验收提供技术支撑。对于不同无损检测方法的优缺点，可以通过下表进行比较，详见表4

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对于钢结构桥梁无损检测技术，z6尊龙凯时需要多一些探索，可以制作多种规格的焊接试板，使用各种无损检测方法进行比对试验，不断提高检测技术水平，同时作为无损检测人员，需要掌握一定的焊接工艺知识，并且不断关注新的检测技术和工艺方法，才能更好地服务于工程。