鋼結構檢測基礎知識和缺陷的檢測

鋼結構中所用的構件一般是由鋼廠批量生產，并需有合格證明，因此材料的強度及化學成分是有良好保證的。工程檢測的重點在于安裝、拼接過程中產生的質量問題。鋼結構工程中主要的檢測內容有：　
　　(1)構件尺寸及平整度的檢測；　　
　　(2)構件表面缺陷的檢測；　　
　　(3)連接(焊接、螺栓連接)的檢測；　　
　　(4)鋼材銹蝕檢測；　　
　　(5)防火涂層厚度檢測。　　
　　如果鋼材無出廠合格證明，或對其質量有懷疑，則應增加鋼材的力學性能試驗，必要時再檢測其化學成分。　　
　　二、鋼結構各檢測規范的應用范圍　　
　　三、構件尺寸及平整度的檢測　　
　　每個尺寸在構件的3個部位量測，取3處的平均值作為該尺寸的代表值。鋼構件的尺寸偏差應以設計圖紙規定的尺寸為基準計算尺寸偏差；偏差的允許值應符合其產品標準的要求。　　
　　梁和桁架構件的變形有平面內的垂直變形和平面外的側向變形，因此要檢測兩個方向的平直度。柱的變形主要有柱身傾斜與撓曲。　　
　　檢查時可先目測，發現有異常情況或疑點時,對梁、桁架可在構件支點間拉緊一根鐵絲或細線，然后測量各點的垂度與偏差；對柱的傾斜可用經緯儀或鉛垂測量。柱撓曲可在構件支點間拉緊一根鐵絲或細線測量。　　
　　四、構件表面缺陷的檢測——磁粉探傷　　
　　1、磁粉探傷的基本原理　　
　　外加磁場對工件(只能是鐵磁性材料)進行磁化，被磁化后的工件上若不存在缺陷，則它各部位的磁特性基本一致，而存在裂紋、氣孔或非金屬物夾渣等缺陷時，由于它們會在工件上造成氣隙或不導磁的間隙，使缺陷部位的磁阻大大增加，工件內磁力線的正常傳播遭到阻隔，根據磁連續性原理，這時磁化場的磁力線就被迫改變路徑而逸出工件，并在工件表面形成漏磁場。　　
　　漏磁場的強度主要取決磁化場的強度和缺陷對于磁化場垂直截面的影響程度。利用磁粉就可以將漏磁場給予顯示或測量出來，從而分析判斷出缺陷的存在與否及其位置和大小。　　
　　將鐵磁性材料的粉未撒在工件上，在有漏磁場的位置磁粉就被吸附，從而形成顯示缺陷形狀的磁痕，能比較直觀地檢出缺陷。這種方法是應用最早、最廣的一種無損檢測方法。　
　　磁粉一般用工業純鐵或氧化鐵制作，通常用四氧化三鐵(Fe3O4)制成細微顆粒的粉末作為磁粉。磁粉可分為熒光磁粉和非熒光磁粉兩大類，熒光磁粉是在普通磁粉的顆粒外表面涂上了一層熒光物質，使它在紫外線的照射下能發出熒光，主要的作用是提高了對比度，便于觀察。　　
　　磁粉檢測又分干法和濕法兩種：　
　　干法—將磁粉直接撒在被測工件表面。為便于磁粉顆粒向漏磁場滾動，通常干法檢測所用的磁粉顆粒較大，所以檢測靈敏度較低。但是在被測工件不允許采用濕法與水或油接觸時，如溫度較高的試件，則只能采用干濕法。　
　　濕法—將磁粉懸浮于載液(水或煤油等)之中形成磁懸液噴撒于被測工件表面，這時磁粉借助液體流動性較好的特點，能夠比較容易地向微弱的漏磁場移動，同時由于濕法流動性好就可以采用比干法更加細的磁粉，使磁粉更易于被微小的漏磁場所吸附，因此濕法比干法的檢測靈敏度高。　　
　　2、磁粉探傷的一般程序　　
　　(預處理－磁化－施加磁粉－觀察記錄)　　
　　1.預處理　　
　　將構件表面的油脂、涂料以及鐵銹等去掉，以免影響磁粉附著在缺陷上。　　
　　2.磁化　　
　　選用適當的磁化方法和磁化電流，接通電源，對構件進行磁化。　
　　3.施加磁粉　　
　　按所選的干法或濕法施加干粉或磁懸液。　　
　　4.觀察記錄　　
　　用非熒光磁粉擦傷時，在光線明亮的地方，用自然光或燈光進行觀察；用熒光磁粉擦傷時，則在暗室等暗處用紫外燈進行觀察。　　
　　連接(焊接、螺栓連接)的檢測　　
　　鋼結構的許多質量事故出在連接上，故應將連接作為重點對象進行檢查。　　
　　連接板的檢查包括：1)檢測連接板尺寸(尤其是厚度)是否符合要求；2)用直尺作為靠尺檢查其平整度；3)測量因螺栓孔等造成的實際尺寸的減小；4)檢測有無裂縫、局部缺損等損傷。　
　　對于螺栓連接，可用目測、錘敲相結合的方法檢查。并用扭力扳手(當扳手達到一定的力矩時，帶有聲、光指示的扳手)對螺栓的緊固性進行復查，尤其對高強螺栓的連結更應仔細檢查。此外，對螺栓的直徑、個數、排列方式也要一一檢查。　
　　焊接連接目前應用最廣，出事故也較多，應檢查其缺陷。焊縫的缺陷種類不少，如圖所示，有裂紋、氣孔、夾渣、未熔透、虛焊、咬邊、弧坑等。　　
　　檢查焊縫缺陷時，可用超聲探傷儀或射線探測儀檢測。在對焊縫的內部缺陷進行探傷前應先進行外觀質量檢查。　　
　　焊縫表面質量的檢驗可目測或用10倍放大鏡，當存在疑義時，采用磁粉或滲透擦傷。如果焊縫外觀質量不滿足規定要求，需進行修補。　
　　焊縫的外形尺寸一般用焊縫檢驗尺測量。焊縫檢驗尺由主尺、多用尺和高度標尺構成，可用于測量焊接母材的坡口角度、間隙、錯位、焊縫高度、焊縫寬度和角焊縫高度。　　
　　六、鋼材銹蝕的檢測　　
　　鋼結構在潮濕、存水和酸堿鹽腐蝕性環境中容易生銹，銹蝕導致鋼材截面削弱，承載力下降。鋼材的銹蝕程度可由其截面厚度的變化來反應。檢測鋼材厚度（必須先除銹)）的儀器有超聲波測厚儀（聲速設定、耦合劑）和游標卡尺。　　
　　超聲波測厚儀采用脈沖反射波法。超聲波從一種均勻介質向另一種介質傳播時，在界面會發生反射，測厚儀可測出探頭自發出超聲波至收到界面反射回波的時間。超聲波在各種鋼材中的傳播速度已知，或通過實測確定，由波速和傳播時間測算出鋼材的厚度，對于數字超聲波測厚儀，厚度值會直接顯示在顯示屏上。　　
　　七、防火涂層厚度的檢測　　
　　鋼結構在高溫條件下，材料強度顯著降低。譬如2001年9月11日受恐怖襲擊的美國紐約世貿中心就是典型的例子，世貿大廈采用筒中筒結構，為姊妹塔樓，地下6層，地上110層，高411m，標準層平面尺寸63.5m×63.5m，總面積125萬平方米，整個大樓可容納5萬人辦公，相當于5個深圳地王大廈。外筒為鋼柱，建于1973年，每幢樓用鋼量7800t。兩座大樓受飛機撞擊之后，一個在一小時倒塌，另一個在一小時四十倒塌。　
　　防火涂層的質量要求　　
　　薄型防火涂層表面裂紋寬度不應大小0.5mm，涂層厚度應符合有關耐火極限的設計要求；厚型防火涂層表面裂紋寬度不應大小1mm，其涂層厚度應有80%以上的面積符合耐火極限的設計要求，且最薄處厚度不應低于設計要求的85%。防火涂料涂層厚度測定用測針(厚度測量儀)測定。　　
　　全鋼框架結構的梁和柱的防火層厚度測定，在構件長度內每隔3m取一截面，對于梁和柱在所選擇的位置中，分別測出6個和8個點。分別計算出它們的平均值，精確到0.5mm。