无损检测方法在钢结构工程中的应用
当前建筑钢结构工程无损检测的对象是钢结构材料本身以及焊缝,主要问题就是缺陷,分为表面和内部缺陷两种。常见的表面缺陷有:烧穿、表面有气孔、焊缝不完全、咬边等等;而内部缺陷有:裂纹、未熔合、未焊透、杂质嵌入等等,针对这两种类型的缺陷,常用的无损检测技术主要有如下几种。
01 射线探伤检测技术
射线探伤检测技术是射线在通过被检测物体时的强度衰减,来检测出结构的缺陷。常用的射线是x射线和γ射线。该方法的具体点来讲就是射线在穿过被检物体后,受到不同程度的衰减,被投射到x或γ射线的胶片上,通过显影技术,得到物体厚度的变化和内部缺陷情况的图像,然后就可以根据图像上的缺陷尺寸大小、形状以及数量,对结果进行评价。射线探伤检测技术随着电子成像技术的发展,在钢结构质量检测中的应用优势非常明显。通过成像技术,能够直截了当的反映出钢结构材料、焊缝缺陷的物理性质,形状、大小、数量,还可以直接获得性记录,供日后检查。但是该方法的缺点就是危害人体健康,射线具有放射性,设备投入较大,携带不方便。
02 超声无损探测技术
超声无损探测技术是利用超声波在钢结构焊缝缺陷中的传播受到不同程度的影响而使得声时、振幅、波形等参数改变,来检测材料和焊缝缺陷的性质,超声检测的常用频率是0.5-5MHz,常用的超声检测是A型脉冲反射法。超声检测技术的优点是对平面型缺陷的检测敏感,能够非常迅速的检测出未焊透、未熔合等缺陷。检测速度快,超声检测仪器方便携带、价格优势使得成本低廉。该检测对材料焊缝表面的粗糙程度有一定的要求,且只适合厚度在8mm以上的板材、管材对接焊缝,缺陷的表达没有射线探伤直观,同时受到检测人员的操作水平和熟练程度影响,对焊缝根部的缺陷检测比较困难,主要受表面焊缝的形状影响。
03 磁粉探伤检测技术
磁粉探伤检测技术是根据被检铁磁性材料在磁化后内部产生强烈的磁感应强度,当钢结构材料中有缺陷或者材质、形状造成非连续性时,磁力线会发生变化,而透出材料本身的范围,形成漏磁场,此时磁粉受到磁力线的作用在材料表面或近表面进行重新堆积,可以宏观现实出缺陷的情况。该方法的优点是检测速度迅速、稍微有点缺陷或者裂缝就能检测出来,灵敏度高,检测的投资成本较低。该技术只能对表面或者近表面缺陷进行检测,要求被检测材料为铁磁性,对一些材料的内部或者较深的缺陷无法检测出来。只适合8mm以下的板材和管材对接焊缝的外观检测。另外,对某些要求严格的钢结构材料还需要进行检测后消磁。
04 渗透探伤检测技术
渗透探伤检测技术是在一些零部件表面进行涂抹含有荧光材料或者染色材料的渗透液体,待一段时间就能渗透到表面具有开口的缺陷中,一直渗满整个缺陷。待去除材料表面的渗透液后,再利用涂抹的显像剂的吸引作用,将缺陷内的渗透液反吸回显像剂中。通过光源的照射,可以是紫外线也可用白光,显示出缺陷的形状和大小尺寸。该渗透探伤检测技术的优点是检测设备简单、方便携带,在没有电源的情况下就可以进行探伤检测,适合于各种金属和非金属材料,材料作用范围比较广泛,对缺陷的显示比较直观。但是,对于比较微小的缺陷,渗透液难以渗入和吸出,缺陷的深度就难以检测出来,所以只适合表面缺陷的检测以及近表面的缺陷检测。检测后的清洁工作也是必须进行的,然而有相当的部分的检测人员忽略此操作步骤。
三、无损检测方法在砌体结构中的应用
砌体结构是我国工业与民用建筑中普遍常用的结构形式之一,具有造价低、建筑性能良好、施工简便等优点。但气体结构的强度较低,对基础不均匀沉降以及温度应力非常敏感,结构性能受施工质量的影响较大,结构的耐久性和抗震性能不如混凝土结构和钢结构。新建砌体结构的施工质量和已建砌体结构的可靠性鉴定是工程结构检测鉴定的主要任务之一。砌体的现场非破损检测或微破损检测方法很多,有直接对砌体施加荷载的原位压力方法试验,有检测块体与砂浆之间的抗剪性能的剪切试验,还有对砂浆进行检测试验的各种方法。通常,可用回弹法检测块体的强度,现场检检测得到砂浆强度后即可推定砌体抗压强度。但这种检测方法不能反映组砌方式、灰缝饱满度等因素对砌体抗压强度的影响,因此,现场直接检测砌体强度的微破损检测方法仍大量应用于砌体工程。
01 原位轴压法
在墙体的原位轴压法检测中,直接对局部墙体施加轴向压力荷载,并使这部分局部墙体的手里达到极限状态,通过实测的破坏荷载和变形,得到墙体的抗压强度。采用原位轴压法对于墙体进行检测时,为避免对墙体造成太大的损伤,在同一墙体上,测点不宜多于1个,测试的部位对于墙体受力性能应具有代表性。可选相邻墙体的测点为同一测区测点,也可以在同一楼层选择同一测区测点。测点数不宜太多。
02 扁**法
扁**法可用来推定普通砖砌体的受压工作应力、弹性模量和抗压强度。通过测量开槽前后的位移变化,并用扁**压力恢复因开槽而卸载的应变,根据扁**压力推定砌体的工作应力。推定砌体的工作应力,可以只开凿一条水平槽。在完成工作应力测试后,再开凿*二条水平槽,并在*二条水平槽内安装*二个扁**。
03 原位单剪法
对砌体的承载能力进行现场检测时,出抗压试验外,另一类试验就是砌体的原位抗剪试验,原位单剪法就是其中一种。砌体的原位单剪法的试验装置一般取窗洞口或其他洞口下墙体为试验对象,*三皮砖下的水平灰缝为剪切破坏面。试验前,先清理出安装钢筋混凝土传力方和加载装置的空间;在剪切破坏面的端部加工切口,保证水平灰缝剪切破坏时,该水平灰缝以上的墙体能够在水平方向上发生位移;现浇钢筋混凝土传力方到达足够强度后,安装千斤顶和测试仪表进行加载试验,当出现水平灰缝剪切破坏时,记录破坏荷载,并将剪切破坏后的墙体翻转,记录破坏特征以及水平灰缝饱满度等与砌体质量有关的数据。原位单剪法所得到试验结构为砌体沿通缝抗剪强度。将同一测区个测点所得到结果取平均值,得到砌体沿通缝抗剪强度平均值。
04 原位单砖双剪法:原位单剪法造成较大区域的墙体破损。对于已建造的并投入使用的房屋建筑,原位单剪法试验往往难以实施。原位单砖双剪法造成的墙体破损较小。
05 推出法:推出法是将240mm厚的砖墙中的丁砖推出,通过鉴定单块丁砖推出力与砂浆饱满度来推断砌体砂浆的抗压强度。一般取单片墙为一个测区,每个测区的测点数不少于5个。
1.钢结构涂料常规检测、内外墙涂料、*涂料、防腐涂料的检测,常规检测项目有:容器中状态、颜色及外观、粘度、流出时间、细度、比重、遮盖力、干燥时间、不挥发物含量、镜面光泽、硬度、柔韧性、耐弯曲性、附着力、耐冲击性、耐水性、耐化学试剂性、耐热性、流挂性、耐湿热性、耐磨性、耐盐雾性、耐老化性。
2.钢结构涂装质量检测,常规检测项目有:钢结构涂装外观检测、钢结构涂层附着力检测、钢结构涂层厚度检测。
盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。盐雾试验的目的是为了考核产品或金属材料的耐盐雾腐蚀质量,盐雾试验结果的判定方法有:评级判定法、称重判定法、腐蚀物出现判定法、腐蚀数据统计分析法。
盐雾试验主要有:中性盐雾试验(NSS试验)、盐雾试验(SS试验)、醋酸盐雾试验(ASS试验)、铜加速醋本能试验、高温湿热试验
钢结构无损检测(NDT)就是利用声、光、磁和电等特性,在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。
检测方法有:超声检测(UT)、射线检测(RT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)。
钢结构建筑物检测腐蚀破坏的主要形式
(1)全面腐蚀:全面腐蚀可视为均匀腐蚀,其特征是与腐蚀环境接触的整个金属表面上几乎以相同的速度进行的腐蚀。所谓均匀腐蚀活比较均匀腐蚀,都是相对于局部腐蚀而言的,而且这种腐蚀形态只有少数的碳钢、低合金钢在全浸腐蚀条件下出现。
(2)电偶腐蚀:由于电位电位不同,造成同一介质中一种金属接触处的局部腐蚀,就是电偶腐蚀。两种金属构成宏电池,使电位较负的金属溶解速度增加,电位较正的金属溶解速度减小。海洋环境中,海水电阻率很小,是强电解质溶液,当两种不同金属如碳钢和不锈钢,不锈钢和钛金属等共同使用时,要特别注意避免电偶腐蚀。
(3)局部腐蚀:钢铁材料在海洋环境中的局部腐蚀,特别是小孔腐蚀,是影响钢铁材料强度及使用寿命的一个重要因素。介质中的金属材料绝大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微,但表面上个别的点或微小区域出现蚀孔或麻点,并不断纵深发展,形成小孔状腐蚀坑的现象。在氯离子的溶液中,只要腐蚀电位达到或**过点蚀电位,就能产生点蚀。
(4)腐蚀疲劳:波浪载荷下的腐蚀疲劳破环是钢桩式结构的主要破坏形式之一。另外,由于海水腐蚀与疲劳载荷共同作用的结果,疲劳载荷加速度腐蚀破坏的过程,而海水腐蚀进一步加速钢结构的疲劳破坏,从而使其寿命缩短。
(5)应力腐蚀:钢铁在应力和特定环境的联合作用下,将出现**材料强度极限的脆性开裂现象,致使其失去功能,这种现象称为应力腐蚀开裂。
这几种腐蚀就是我们常见的也比较典型的腐蚀形式,一旦钢结构出现腐蚀会带来很大的问题,所以对钢结构的检测与修复是十分重要的。
钢结构安全检测中应注意的关键环节:
3.1 识别各项法律法规,并对检测出的问题提出改进建议,在此列出部分检测标准,以供参考:
1)《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001);
2)《工程现场检测技术标准》GB/T50315-2000);
3)《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344-2004);
4)《钢结构现场检测技术标准》(GBT50621-2010);
5)《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923-88);
6)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001);
7)《建筑钢结构*技术规范》(CE 200-2006);
8)《室内钢结构*涂料通用技术条件》(GB/T14907-1994);
9)《钢结构*涂料》(GB 14907-2002);
10)《工程测量规范》(GB50026-2007);
11)《建筑变形测量规范》(JGJ 8-2007);
12) 空间网格结构技术规程(JGJ7-2010)
3.2 认真核对检测报告各项容,并对其真实性进行抽查。
完整的检测报告应该包括以下内容:资料调查及技术档案核实、结构布置核查、外观缺陷观测和检查、支座连接状况检查、外观缺陷绘制和记录、锈蚀状况检查、现场检测安全措施、检测终意见等部分。
3.3 针对特殊环节,应该进行专项检测,规避风险。如针对结构连接检测,需要对其连接节点焊接损伤检测;针对结构构件强度、连接及吊挂荷载安全性检测,需包含网架螺栓球连接缺陷检测、吊顶构件荷载安全性检测等;
3.4 在检测作业时做好对作业区域内原有楼体结构、设施设备的成品保护;
3.5 根据首都机场相关管理部门要求,合理安排检测作业时间段,采取有效措施**旅客及作业人员的安全;
四、总结
综上所述,大型金属网架结构相对于一般结构检测,基本的检测手段是一致的,但是对于检测数据的应用和综合判断,是决定检测能否成功的关键环节。我们需要在以往检测工作的基础上,综合利用智能监控、遥控探测等手段,结合成熟的数据模型和分析手段,做好安全检测工作,为人们的工作生活安全提供有效**!
对于大型金属网架结构的安全检测,**和国内还缺少系统的研究和较大规模的工程应用。而首都机场T3航站楼所进行的金属网架结构检测属于地位,我们应当持续关注对T3金属网架的检测工作,并积极总结,形成一套完善的检测机制和标准,为将来越来越多的检测工作提供有效支持和帮助。
深圳市中建研工程技术有限公司具有深圳市国土资源和房屋颁发的房屋安全鉴定专业资质,是一家专门从事各类建筑物检测、鉴定、评估的技术服务企业。深圳市中建研工程技术有限公司技拥有各类建筑结构材料检测仪器及压力试验、完损检测、渗漏检测、变形监测等仪器设备共40余套,其中包括NEC红外热像仪、YEW-2000压力试验机等众多高性能、高精度仪器的建筑物检测仪器设备。技术人员全部为结构工程本科以上学历,均持有《房屋安全鉴定员资格证》和《建设工程质量安全检测员证》等资格证书。另外还聘请多名建筑物鉴定方面的***作为技术顾问。 公司本着科学求实的态度、规范公正的原则,对500多项各类建设工程进行了检测鉴定和评估,得到了客户的广泛**和社会各界的赞誉。2008年公司被深圳市质量检验协会、深圳市勘察设计行业协会接纳为会员单位,两名工程师被录入深圳市建设局房屋安全鉴定*库,并聘为深圳市学校校舍抗震安全检测*。深圳市中建研工程技术有限公司是专业*的第三方鉴定机构,为社会、团体、企业和市民提供各类房屋质量检测鉴定、工程测量、安全评估以及维修加固、改造增层等综合性技术服务。在房屋质量检测(完损状况检测、损坏趋势检测、结构和使用功能改变检测、抗震鉴定检测、房屋综合检测)、主体结构工程检测、工程测量、建筑工程**鉴定、既有建筑幕墙检查等领域拥有丰富经验。 深圳市中建研工程技术有限公司始终坚持“公正*、高 效”的质量方针,为广大客户提供优质高 效的第三方检测服务。多年来,公司以第三方公正地位为建筑材料行业、建筑工程及相关领域提供了大量准确、可靠、及时的检验检测数据,为全国各市区的政 府部门、**部门、企事业单位和个人提供了数十万份结果报告,承担了主编或参编建筑材料、建筑工程和检测方法的标准、行业标准和地方标准近百项,并制定了建筑工程专用仪器设备校准规程或方法多项,在控制产品质量、