刍议建筑钢结构检测重要性与技术应用.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 168 刍议建筑钢结构检测重要性与技术应用 王翰翔 江西省建筑技术促进中心，江西 南昌 330000 摘要：摘要：新时期，随着我国建筑业工业化、机械化的不断深入和钢铁工业生产水平的逐步提高，钢结构的应用越来越普遍，例如在工程设计和施工领域，越来越多的上部结构采用钢结构以保证结构的稳定和施工的顺利进行，同时，随着我国建筑业的发展，对钢结构在社会上的应用效果有了新的标准和要求。如何加强钢结构检测，进而保证钢结构的整体品质，是当前相关企业需要认真探索的课题。基于此，本文主要从钢结构概述入手，阐述了建筑工程钢结构检测技术应用的必要性，同时分析了钢结构工程焊缝检测的常见问题，最后对钢结构检测中常用的检测技术进行了总结。关键词：关键词：钢结构；检测技术；应用 中图分类号：中图分类号：TU75 目前，钢结构工程作为一种新型结构形式，以其独特的优势广泛应用于工业厂房、住宅楼等工程中，常采用螺栓连接、铆接、焊接等一系列连接形式，其中焊接连接是保证各构件连接安装可靠性的常用形式之一。然后，由于钢结构在施工过程中受到多种因素的影响，容易出现各种缺陷，特别是在钢结构焊接时，为了保证钢结构的安装效果符合相关标准，在钢结构工程施工前，结合钢结构的实际特点，有必要对钢结构进行检测，采用科学合理的健康检测与评定，有效地提高钢结构工程的整体承载能力，避免造成钢结构事故隐患。1 钢结构概述 钢结构是一种承重结构体系，与钢筋混凝土结构相比，它具有重量轻、强度高、抗震性能好、塑性和耐久性高、工业装配程度高、综合效益显著、外形美观、符合绿色建筑等优点，广泛应用于高层建筑、大跨度建筑、桥梁等结构中，在实践中，工业厂房、住宅楼、道路、桥梁和水利工程都采用了大量的钢结构，特别是在大跨度、超高层、大空间等工程领域，传统的钢筋混凝土结构具有无可比拟的优势 1.1 材质均匀、自重轻 钢是一种特殊的合金材料，主要由铁、碳等合金组成。其内部结构和材料相对均匀，重量轻，不仅可以提高整个建筑物的抗震性能，而且对建筑物地基的要求较低，使钢材具有较强的力学性能。1.2 强度高、塑性和韧性较好 在钢结构体系中，钢结构强度较高，当结构承受较大外力时，钢结构体系将进行局部峰值应力重分布，其塑性和韧性能够有效地平衡结构中的应力，钢结构的截面积一般小于混凝土结构，从而有效地增加了钢结构的有效面积，能够适应突发的动荷载，从而避免承受较大压力后发生弯曲或断裂。例如，在发生地震时，钢结构可以通过其塑性和弹性吸收一些地震能量，从而改善建筑物的抗震性能，减少地震造成的总体损害。1.3 制造周期短，建设速度快 在建筑施工过程中，传统的施工模式需要安装模板、浇筑混凝土、拆除模板等一系列工序。而钢结构的应用，当钢结构运输到施工现场时，通常只需要将安装要求装配成一个基本结构，然后按照要求进行焊接装配，没有繁多的工序，施工周期短，施工速度快。1.4 环境污染较小、可重复利用 在工程施工中，与传统的钢筋混凝土施工模式相比，容易产生大量粉尘、废水、建筑垃圾等，钢结构在施工过程中往往只需要按照相应的设计要求进行材料组装，因此整个过程不会产生大量粉尘、废气、废水等建筑垃圾，有效地减少了对周围环境的影响，同时可以对钢材进行再利用，具有资源再利用的效果。2 建筑钢结构检测技术运用的重要性 所谓钢结构检验，主要是指有关检验技术人员采中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 169 用科学的检验方法，对钢结构的性能进行检验检测，确定钢结构材料的性能是否符合工程建设标准，然后对钢结构的品质进行合理的确定和评定，以保证钢结构符合强度标准。在钢结构施工中，通常只需采用连接方式安装钢结构，通常采用螺栓连接、铆接、焊接等连接方式。焊接是目前钢结构中最常用的连接方式，采用焊接方式可以使钢结构的连接点更加稳定、牢固。然而，该焊接方法虽然具有诸多优点，但由于其操作较为复杂，对焊接水平的要求较高，在施工过程中焊接钢结构时经常会出现焊接缺陷，仅靠肉眼难以发现焊接过程中的细微缺陷和隐患，无法有效地把控钢结构的整体品质。因此，检测焊接效果也是把控钢结构焊接品质的一个重要手段，钢结构需要在每一个可能发现加工缺陷的关键位置进行严格的强度测试，重点是结构强度、断裂模数和抗拉强度，借助无损检测技术，在及时发现钢结构潜在问题和满足规范要求的前提下，严格把控钢结构的主要支撑，从而提高整个建筑物的坚固性和稳定性，避免由焊缝引起的一系列工程问题。2.1 有助于强化建筑结构稳定性 一般来说，在建筑框架结构中，混凝土钢结构的应用往往是在基础或承重结构中使用，这在结构体系中非常重要，但对于一些复杂的框架结构，由于对钢结构的要求较高，需要注意更多的问题，更多的施工问题，包括连接问题、材料使用问题、协调问题等，因此，为了有效地保证建设工程的整体稳定性，需要对混凝土钢结构的应用进行研究,有必要利用钢结构检测技术来检验钢结构施工的科学可行性，然后通过施工效果检测和数据分析来确定是否达到预期，只有消除一定的事故因素，才能保证预期的钢结构施工符合施工标准，能够有效地满足建筑物的整体要求。2.2 有助于提升建筑工程使用性能 在建筑钢结构体系中，由于结构应力的复杂性，只有加强对钢结构的检测，保证钢结构施工效果与设计图纸的一致性，加强建筑物的整体承载能力，才能有效地掌握钢结构的整体承载状态，保证钢结构的稳定性，同时保证施工进度不受影响，承受外部冲击而不发生结构变形，从而保证后续施工的稳定性，因此，加强钢结构检测技术的应用，才能有效地保证建筑物的使用性能。2.3 降低成本，提高收益 钢结构检测技术，主要从钢结构施工原材料、施工设备维修等方面，通过检测可以及时发现问题，及时停止，优化，可以有效提高钢结构施工效率，也可以缩短钢结构施工周期，确保后期施工顺利进行，并确保施工不受影响，减少材料浪费和后期施工人力，实现成本有效降低，进而确保施工工程整体效益提高。3 钢结构工程焊缝检测的常见问题 在建筑钢结构施工安装连接过程中，由于受到诸多内外因素的影响，例如材料性能、气温环境、焊缝工艺、技术水平等等，导致在焊接过程中常常会出现一定的缺陷，对钢结构的整体水平造成影响。下面对检测过程中常见的缺陷进行分析：3.1 气孔问题 气孔主要是指焊接时，由于连续的高温会导致熔池金属中产生气体，当金属冷却凝固之前这些气体没有完全排出，并在焊缝金属中形成孔洞。一般为椭圆形或球形，也分为单个气孔和密集气孔。它的出现往往会削弱焊缝的有效工作截面，降低焊缝的力学性能。焊剂干燥不足、焊缝不洁、焊接电流过大、焊接电压和电弧过高、镀层脱氧能力差等因素，以及后续保护气体和电弧偏差不到位，都会产生气孔，影响整个焊接的稳定性。3.2 夹渣问题 夹渣是焊缝中的残渣。钢结构焊接完成后，在金属夹层中会出现一些残余的非金属夹杂物和金属夹杂物，这些夹杂物会在施工中出现以下非常小的间隙，肉眼难以看到，会降低焊缝的力学性能，这主要是由于在坡口焊接过程中存在油垢、坡口设计不当、焊接电流过小、速度过快、焊条角度和输送方式不当、焊接速度过快、焊接材料与母材化学成份不匹配、熔池快速冷却等因素造成的。3.3 未焊透问题 未焊透，主要是指焊接过程中接头根部未完全熔透的现象，因为母材之间没有熔化，导致焊缝金属没有进入接头根部，造成缺陷。焊缝的力学性能通常根据钢结构的技术规范或设计要求进行评定，导致钢结构未熔透的主要原因是焊接速度过快、电流过小、坡口角度不足、根部钝刃过厚、间隙过小、坡口加工操中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 170 作不当、焊接角度偏差、焊条角度不当、电弧过长等。3.4 未熔合问题 未熔合，主要是指焊缝金属与母材之间或焊缝金属层与焊缝金属层之间的不完全熔合与结合现象。在实际施工中，不熔合是一种严重的危害，一般被认为是与裂纹一样危险的焊接缺陷，其原因是焊接速度太快、电流太小、电极角度不对或电弧喷出、母材表面的污垢或氧化物影响熔敷金属与母材的熔合、层间清渣不彻底或焊件冬季散热过快等。4 钢结构检测中常用的检测技术的应用 随着钢结构检测技术的发展，目前的钢结构检测技术主要分为破坏性测试检测和无损检测两大类。虽然破坏性试验的准确度很高，可以检测到钢结构表面的气泡、裂纹、咬边、熔合等常见缺陷，但如果不能检测到整个结构，就会导致结构系统的破坏和结构的不可逆效应。无损检测，顾名思义，不会对结构造成破坏。它是通过声、光、磁、电等特殊手段进行的，不损害或影响被测对象的性能，评价是否存在缺陷或界面不均匀，清楚缺陷的大小、位置、性质和信息数量，然后确定待检元件的技术状态。以下分析了常用的无损检测技术在实践中的应用。4.1 超声检测技术应用 超声波检测技术，是目前应用最广泛的一种高精度、高效率的无损检测技术，具有检测材料易穿透、检测灵敏度高、操作方便、指向性显著、检测速度快、成本低、对人体无害、检测结果准确等优点，可以检测出焊缝、母材和构件中的缺陷，并可确定其尺寸和位置。主要是将发射探头安装在钢结构的一侧，利用金属、非金属材料及其工件中特殊的声波(其频率高于20,000 赫兹)传输时自身的投影和反射特性进行探测工作,其原理是不同材料的声学特性和内部组织的变化对传播有不同的影响，利用超声波的传播在材料(工件)中、超声仪器接收信息后、放大，然后利用超声测试仪器分析超声波对波的影响，通过内部计算得到相应的缺陷信号和底波信号，然后分析材料(工件)的性能和结构变化，可以检测焊接缺陷，如焊缝、气孔、裂纹等。例如，当超声波遇到焊缝缺陷时，就会产生反射现象。超声波检测仪能够有效地接收和放大反射的超声波，通过超声波检测，可以有效地检测钢结构的完整性，从而判断钢结构是否符合标准。4.2 射线检测技术应用 X 射线检测也是钢结构检测中常用的方法之一，主要用于检测金属、非金属及其工件的内部缺陷，对于检测裂纹、夹渣、未熔合、未渗透等缺陷非常有效。由于 X 射线的吸收和衰减因使用材料中的缺陷和非破坏性位置而不同，其原理是使用 X 射线(X 射线 y 射线、中子射线等)穿过材料或工件及其焊缝，这是一种通过吸收和衰减最终到达屏幕或胶片的射线来检测焊缝中内部结构不连续性的技术。射线穿过材料或工件的强度随胶片的敏感程度而变化，导致内部图像不连续，因此有助于检查人员确定信息缺失的大小和数量。这种方法易于确定缺陷的性质和平面的位置。该检测方法通过胶片图像的形式，可以直观地显示焊缝内部的缺陷，并且可以对缺陷的大小进行永久的测量和存储，不会损坏测试材料，减少人为判断的主观性，提高了检测精度，具有良好的溯源性，降低了后续复测的支出。4.3 磁粉检测技术应用 磁粉探伤技术是现代钢结构无损检测技术中最重要的技术之一，它以漏磁场与磁粉的相互作用为基础，在钢结构的磁线分布上出现漏磁现象和合适的检测介质，从而判断材料(工件)表面和近表面的不连续性，当材料损伤时，磁线会发生变化，磁线会因钢结构的破坏而变形或变形，形成漏磁场，根据磁粉的分布可以直观地显示出不连续的形状、位置和大小，从而可以粗略地确定其性能。如果没有损坏，钢结构上的裂纹、磁力线应全部通过这种材料，并排列整齐。磁粉探伤作为一种表面检测方法，具有操作灵活、灵敏度高、成本低、检测结果直观显示和精度高等特点，可以检测到焊缝表面附近的微小缺陷，如表面和近表面裂纹、裂纹痕迹、疲劳裂纹、气孔等。但是磁粉检测只能用于检测铁磁性材料、工件(如钢管、钢板和铸钢件等)的表面或近表面缺陷，因为不能进行焊接内部缺陷检测，而对于非磁性材料，工件(如:不锈钢、铜等)缺陷检测不到，并要求检测人员具备良好的视觉条件。例如，由于钢结构在长期使用过程中存在疲劳缺陷的可能性，磁粉检测可以检测出钢结构中疲劳缺陷的位置、大小和数量，通过检测裂纹的位置、大小和数量，可以判断钢板的品质，为后续的修复和加固提供依据。4.4 渗透检验技术应用 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 171 与其他检测方法相比，渗透试验常用于检测焊接材料表面的开口缺陷，利用有色染料和荧光染料的强渗透性，具有广泛的应用范围，对金属和非金属材料都有效，实际操作简单，成本很低，检测误差小，缺陷直观显示，同时经济，难以确定缺陷的实际深度，因为只能检测材料、工件的熔透性和表面开口缺陷。其原理是将含有荧光或着色成分的液体涂抹在待测试的焊接材料表面，这些液体会透过毛细现象逐渐渗透到焊接材料表面的缺陷中。渗透一段时间后，渗入渗滤污水的渗滤液应保持完整，然后把成像剂涂在试验物料的表面，在成像剂的作用下，毛细现象会发现渗滤污水的缺陷，再渗回物料的表面。然后测试人员就可以判断缺陷的情况。5 结语 综上所述，随着现代建筑业的发展，钢结构以其强度高、重量轻、可重复使用等优点得到了广泛的应用。然而，随着时间的推移，钢结构的性能稳定性也面临着各种潜在的因素，从而保证钢结构的性能和安装是符合标准的一个重要手段，为了准确识别和评价构件的缺陷，很重要的是要做好钢结构检测技术的应用，在实践中，要考虑钢结构的尺寸、安装方法、现场条件、使用需要和特点，合理选择检测技术，然后通过做好钢结构的检测和评价，及时发现隐患，并采取合理的加固措施，确保建筑结构的整体稳定性。参考文献 1吕大财,陈向东,朱飞.钢结构涂装红外热成像技术检 测 的 影 响 因 素 分 析J.无 损 探伤,2020,44(05):16-20.2马先耀.水泥混凝土结构检测中超声波技术的应用研究J.中华建设,2020(09):138-139.3何松.建筑工程中钢结构检测技术的应用J.数码设计(上),2021,10(1):133.4方文龙.钢结构检测技术的发展现状及展望J.安徽建筑,2021,28(9):238-239.5周忠原.建筑工程中钢结构检测技术的应用J.数码设计(上),2021,10(2):121-122.