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摘要：近几年来，伴随着国内城市化进程的不断加快，我国的建筑行业获得了快速的发展。现阶段，钢结构在建筑工程中的应用越来越广，因而钢结构无损检测技术逐渐受到了业内人士的广泛关注。通过应用超声探伤技术，可以在不损坏钢结构的基础上对相关病害进行检测。本文先对超声探伤技术的原理以及钢结构存在的缺陷、事故类型进行探讨，并进一步研究钢结构无损检测中超声探伤技术的应用。
关键词：钢结构；无损检测；超声探伤技术；
0引言
钢结构作为一种重要的承重支撑结构，其在现阶段的城市建筑工程中得到了广泛的应用，同时也促使目前的建筑工程向着轻化化、高强度化的方向发展。在进行钢结构施工过程中，要注重钢结构的连接方式以及连接质量，同时对于钢结构的质量等级也要进行全面的检测。对于超声探伤技术来说，由于其有着良好的穿透能力与检测范围，再加上工作人员可以利用计算机进行超声波波形的处理与分析工作，因而现阶段该技术得到了广泛的应用。
1超声探伤技术的原理
所谓的超声探伤技术，就是应用超声波来进行钢结构的探伤检测工作，现阶段这一无损检测技术有着广泛的应用。对于超声探伤设备仪器来说，其构造较为简单，并且在使用方面对于外界条件也不是很苛刻，设备应用过程中安全性能也比较好。因为超声波有着极强的穿透能力，因而钢结构的检测结果相对来说比较准确、可靠。一般来说，超声探伤设备主要包含以下几个部分：超声探伤仪、耦合剂以及探头、标准试块等几个重要的部分。同时，也可以按照设备运行过程中波形的不同，将机械波分为纵波以及横波、板波等几种常见的波形。通过应用超声探伤技术，可以对钢结构中存在的气泡问题、缩孔问题以及夹渣、焊接裂缝等问题进行全面的检测。超声探伤技术在具体的应用过程中，探头发出的超声波频率都在20000MHz以上，因而超声波有着很强的穿透能力。当超声波传递到被检验的部件中，会以相应的速率进行传播，这一过程中一旦遇到气孔、夹渣等异面介质时，一部分超声波就会被反射回来，工作人员可以通过接收器进行相应的处理，进而可以将缺陷的回波呈现在示波屏幕上，工作人员通过波形波状可以进行缺陷大小、深度的判断，下图1为超声探伤技术原理示意图。
图1超声探伤技术原理示意图
2钢结构自身存在的缺陷
2.1钢结构连接方面存在的缺陷
对于钢结构体系来说，其主要是通过不同形式、规格的钢产品组合出来的。在连接方式方面，采用的主要是焊接的方式。通过焊接可以有效的节约连接空间，同时还能节省钢材。但是，焊接工作由于受到焊接人员技术水平以及外界环境的影响，导致了裂缝、气孔等问题的出现，进而影响到钢结构体系的稳定性。一方面，对于钢结构焊接过程中出现的夹渣问题，主要是残留在焊缝内的熔渣导致的。另一方面，对于气泡问题来说，主要是因为焊接人员在进行焊接工作时，钢结构中进入了数量较多的多余气泡，进而导致气泡问题的出现。焊接人员在进行焊接工作时，一定要控制好焊接参数，并且要保证焊接工作一次完成。另外，未焊透问题也是焊接过程中常见的问题。焊接过程中，如果母材金属没有熔化，焊缝金属就不能进入到接头根部，这样一来就会导致未焊透问题。一旦焊接过程中出现未焊透问题，不仅会降低焊缝的有效截面积，同时还会使焊接接头的强度降低，直接威胁到钢结构体系的安全性。焊接过程中，如果电流太小或者是运行速度过快，将可能出现未焊透现象，如果焊条角度不正确或者是电弧出现偏吹，也可能导致未焊透问题。
2.2钢结构材质方面的缺陷
现阶段，应用于建筑工程中的钢材种类有很多，并且伴随着钢材中不同元素所占比例的不同钢材的性能也有着很大的差异。在进行钢材的冶炼过程中，由于受到原材料以及冶炼工艺设备等方面的影响，导致钢材可能会存在相应的质量问题，比如说裂痕等问题。
3钢结构常见的事故类型
3.1疲劳破坏事故
所谓的疲劳破坏，指的是钢材或者是构件在长期、反复的交变荷载作用下，结构受到的拉力远低于钢材的抗拉极限强度的前提下出现的一种破坏形式。要提升钢结构的抗疲劳性能，可以从以下几个方面着手进行处理：首先，选材上要达标，并且在进行钢结构的设计工作时要做到科学、合理；其次，施工过程中要严格按照设计要求进行施工，并且在进行钢结构的加工工作时要精心制作。另外，钢结构使用过程中要避免划痕、开孔以及撞击等问题的出现。
3.2失稳事故
对于钢结构的失稳事故来说，可以根据失稳类型以及失稳原因将其分为整体失稳以及局部失稳两种类型。对于局部失稳事故来说，主要是设计方面以及构造方面存在问题所导致的。在进行钢结构的设计工作时，设计人员通常会忽略构件的局部稳定验算工作；另外，钢结构局部可能出现应力集中的现象，也可能造成失稳问题的出现。
3.3锈蚀事故
钢结构在其应用过程中，一旦出现腐蚀问题将导致构件截面降低、承载力下降等问题。钢结构的锈蚀问题是现阶段影响钢结构应用的主要原因，因而要注重钢结构性能，提升钢结构的耐久性。钢结构锈蚀过程中，主要以化学腐蚀和电化学腐蚀为主，要注重钢结构的防锈效果，提升钢结构的性能。
4钢结构无损检测中超声探伤技术的应用
4.1焊接裂缝的无损检测
根据目前我国颁布实施的《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》中的有关规定，我国将钢结构焊缝的无损检测工作分为三个等级：A级、B级、C级。对于A检测等级来说，它主要是针对钢结构焊缝截面的探测工作来说的。对于B检测等级来说，它也是针对焊缝截面探测工作所提出的，但是检测工作中要进行双面双侧的检验；对于C检测等级来说，它主要是从两个角度探头提出的，并且检测过程中要对钢结构焊缝的单双侧进行严格的检测。在进行实际的焊接工作时，要防止焊接裂缝的出现，同时还要控制好焊接过程中的工艺参数以及操作程序，焊接过程中不得使用过大的电流进行焊接，并且还要确保焊缝接头处搭接10mm到15mm。下表1为钢结构焊接质量等级标准。
表1钢结构焊接质量等级标准
4.2气孔问题的无损检测
检测过程中，如果设备的显示屏幕出现回波高度较低并且相对稳定为现象，检测人员要从不同的方向进行探测工作。检测过程中如果反射波的高度基本相同，并且移动探头出现波形消失的现象，那么就说明钢结构的内部有气孔的存在，并且这时一般为单个气孔。在进行钢结构的焊接过程中，为了有效避免气孔问题的出现，焊接前要对焊条进行适当的烘培，并且焊接过程中的电流要合适。另外，焊接工作中要尽量降低焊接的速度，避免气泡问题的出现。对于焊缝类型为C、D类的来说，可视面不允许、非可视面允许单个小的气孔，气孔直径d≤0.25t≤1.5。在50焊缝长度上，单个缺陷d≤0.25t≤2，缺陷总尺寸不超过4。
4.3未熔合、未焊透问题的无损检测
在应用超声探伤技术进行钢结构的检测工作时，如果V形坡口存在焊缝未熔合的问题，那么将会由如下状况的出现：在进行外壁扫查工作时，如果检测人员发现在焊缝的另一侧存在较强的回波，并且将探头移到该侧使用一次波进行扫查的过程中，该位置出现回波很低的现象甚至没有回波现象，但是进行二次波扫查工作时有较强的回波，这就说明钢结构存在未熔合现象。规范规定，n≤0.4s≤4，总长度不超过焊缝全长的10%钢的横波声速为3230m/S，而油层的声速还不到1500m/s，假定表面凹洼处的深度为2mm，则通过计算可知，在油层走过的时间为2/1500s，而2/1500s时间在钢中传播的距离为2/500Sx3230m/s=4.3mm。换言之，即表面2mm凹洼处，由于在超声仪中是按钢的声速来计算的，它在示波屏上显示出来的深度为4.3mm。因此，在深度为5mm之前的波形，是很难区分它是表面杂波还是焊缝里面的缺陷波的，一定要通过二次波来证实。下图2为焊接工作的检测以及相应的检测位置。对于D类焊缝来说，不可有可测出的连续缺陷，局部缺陷h≤0.05t≤1，总长度不超过焊缝全长的10%。
图2焊接工作的检测以及相应的检测位置
4.4重复探伤技术
对于重复探伤工作来说，其主要目的是针对前两次的探伤工作进行相应的检查，并且对检测结果进行核对。对于这一过程中的探测方法来说，与前两次用到的技术与方法相同。由于前两次的探测工作有了相应的数据，在此基础上进行的探测工作速度明显加快。但是，检测人员不能因此为出现掉以轻心的问题。
5结束语
进入二十一世纪以来，钢结构以及钢结构框架体系被广泛的应用于现代化的建筑工程中，极大的降低了施工周期，提升了建筑工程的美观性与安全性。现阶段，要注重钢结构无损检测中的超声探伤技术的应用质量，及时发现钢结构存在的问题并采取针对性措施予以补强，进而提升建筑工程的安全性、可靠性。
参考文献
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