无损检测技术在钢材强度检测中的应用

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摘要：近年来，随着我国建筑行业的飞速发展，越来越多的钢结构建组被建造出来。正是因为钢结构建筑越来越多，人们对于钢材强度、钢材质量的关注度也越来越多。目前，钢结构的检测内容正在日益丰富，比如由构件平整度检测、钢结构网架检测等。同时随着科学水平提升，对于钢结构钢材强度的检测技术不断更新，现在能做到无损检测。

关键词：无损检测技术；钢材强度检测；应用

引言

钢材作为现代建筑工程建设过程中的重要建筑材料，尤其是近几年国内高层结构建筑和大跨度空间结构的发展，对建筑钢材的应用更加广泛，对钢材的强度等指标也提出了更高的要求。钢材的质量问题会对整个建筑工程的质量产生严重影响，所以必须要高度关注钢材的检测流程，保证钢材的强度和稳定性等符合建筑工程建设需求。这就需要先进的检测技术，确保钢材的强度检测的准确性，同时由于钢材强度是决定整个建筑物是否满足安全性需求的重要条件，所以利用无损检测技术还能够在保证钢材使用质量的前提下对其进行准确地检测，提高我国建筑工程的施工质量和钢材的应用效率。

1 常用钢材强度无损检测技术介绍

当前，常用的无损检测技术主要有表面硬度法、化学分析法和光谱分析法。表面硬度法又可细分为洛氏硬度法、布氏硬度法、维氏硬度法和里氏硬度法，它们各具特点。里氏硬度法最主要的特点是检测过程较为便捷，检测仪器较小，即使是在一些较为狭窄的建筑空间结构当中，也能够进行正常的检测工作，具有较高的工作环境适应能力和工作效率。不过对于里氏硬度值与钢材抗拉强度这二者之间的关系，当前还没有形成明确的行业规范，只能通过维氏硬度值转换来获得抗拉强度结果，因此其适用性受到了一定的限制。相对来说，维氏硬度法检测结果的精准度更高，而且技术较为成熟，但是其同样存在一定的限制和缺陷，在检测中该方法会在钢材的表面留下尖锐的、较深的划痕，构件容易在此位置形成应力集中，在一些敏感和脆弱的部位，不能使用此方法。布氏硬度法对于钢材硬度测试的稳定性较高，但同样会对钢材的表面产生压痕，而且对于不同部位、标准的钢材，往往需要更换测试压头、调整不同的荷载压力，所需的测试时间较长，工作效率相对较低。

2 无损检测技术在钢材强度检测中的应用

2.1 采集金属结构异种钢材无损检测参数

为了保证检测结果的准确性，在采集电压信号前，需要增加信号放大装置，将放大的信号用采集处理装置进行采集，再利用模数变换设备对其进行处理。通过计算机对电压信号进行控制，将根据转换原则将电压信号转换为几何参数，从而获取形状规则的金属结构异种钢材的无损检测参数。对于形状不规则的金属结构异种钢材，仍然采用规则形状的采集方法会使最终的检测结果出现较大的误差。因此，对于几何形状不规律的金属结构异种钢材可以利用两个电荷耦合元件摄像头实现对金属结构异种钢材正面及侧面的参数采集。首先利用两个电荷耦合元件摄像头对金属结构异种钢材进行拍摄，将拍摄的图像上传到计算机当中，对图像进行数字化处理，再通过计算机中的灰度处理软件对图像进行处理，并计算出图像的最优阈值。根据图像向量法的原则对灰度图像进行标识，从而进一步对图像中的向量信息进行统计，并计算出符合检测要求的金属结构异种钢材图像向量总长度，再将其进行转换，最终得到不规则金属结构异种钢材的无损检测参数。

2.2 精确探伤

这种探伤方法应该确保探伤的精确度，具体方法的使用和初步探伤一致，只是需要放慢整个操作过程，仔细检查探伤的整个过程，避免出现漏测问题。如果第一次检测时发现了缺陷，第二次也需要进行再次检测，找到导致缺陷出现的最高的回波束，做好相应的记录，这样一来，也有利于改进缺陷情况。探伤时应该注意，需要根据每条焊缝的长度百分数来计算探伤的比例。面对需要局部进行探伤的焊缝，如果这些焊缝是允许存在的，此时，应该在该缺陷的两端位置处增设探伤长度，并且要保障增加的探伤长度大于10%。在具体落实探伤工作时，应该准确掌握钢材的结构特征，对每次的缺陷进行精准判断。

2.3 维氏硬度检测法

维氏硬度检测法是采用金刚石压头在一定压力下压入式件表面，通过测量压痕对角线长度或压痕深度等数据，经计算得到钢材硬度，通过硬度与强度的关系推算出强度值。该方法使用较为广泛，检测结果的精准性更高，而且这种技术在我国应用的时间相对较长，所以也逐渐趋于成熟。但是维氏硬度法在实际检测过程中依然存在一定的缺陷，其主要体现为需要在钢材的表面进行局部压入性检测，在钢材局部表面形成压痕，对钢材表面造成一定的伤害，对整个钢材后期应用过程中的强度和耐久性会产生一定的影响，尤其是在一些相对较为敏感和脆弱的部位，如果使用维氏硬度检测法，可能会使整个构件产生严重的损坏，因此在一些敏感和脆弱的钢材部位内不能使用维氏硬度法进行检测。这也决定了维氏硬度法在实际检测过程中，虽然准确度相对较高，而且技术相对较为成熟，但是依然会存在一定的限制。从事检测的工作人员一定要在对钢材的使用情况进行分析，尤其是明确钢材构件应用过程中敏感和脆弱的部位的前提下，再确定是否能够采用这种检测方法。

2.4 光谱分析法

光谱分析法的原理是：利用电火花的高温让钢构件中的元素直接气化，同时发射出各种元素的特征波长，经过光栅分光就可以得到光谱。进一步分析就可以得知构件中各种元素的含量，进而分析钢构件的强度是否符合规范。该方法虽然技术含量较高，尚未广泛使用，但是由于成本低、时间短、适用范围广泛的特征，已经被越来越多建筑施工企业所采纳，而且这将是未来的趋势。

2.5 里氏硬度法

里氏硬度法在1978年被发明，原理是用一定质量的冲击物体在弹力的作用下以一定速度垂直冲击试样表面，计算回弹速度和冲击速度的比值，由此套入公式可以得到钢构件的硬度大小。该方法是目前最常用的无损检测方法，其具有所用仪器体积小，操作方便，适合随时随地检测的特性，可以提高工作的效率。但是由于里氏硬度法的后续计算目前还没有明确的规范，所以不同施工单位计算出来的结果可能不一致。同时对于火灾后的钢材强度测定，里氏硬度法也是没有用武之地的。

2.6 化学分析法

化学分析法是采用如刨削、钻取等方式获得钢屑试样，对其进行化学分析，从而确定钢材强度的方法。化学分析法与前面所述表面硬度检测法相比，能够避免损害钢材的表面质量，检测结果准确可靠。但是因为需要将钢屑试样提取到化学实验室中进行化学相关流程的检测，所以检测周期较长，工作效率较低，对于非常关键和重要的钢材部位来说，可以使用化学分析法进行检测，但应注意使用化学分析法时，使用刨、钻的方式收集钢材的钢屑，要注意避免对钢材的主要构件结构造成破坏。

3 结语

随着现代建筑工程项目的不断发展，先进的科学技术的运用给检查建筑材料的质量提供了相应的保障。如今，对于建筑工程中经常使用的钢结构而言，在对其质量进行检测时会普遍用到无损检测中的超声波探伤技术，该项技术的使用可及时、快速发现存在于钢结构中的缺陷，然后对相应问题展开分析，从而增强建筑工程中钢结构的稳定性。希望本次的相关研究可以为以后提高超声波探伤技术在钢结构检测中的应用水平提供建议。

参考文献：

[1]周诗民.无损检测技术在钢材强度检测中的应用[J].河南建材,2020(04):17-18.

[2]沈雅薇.浅析无损检测技术在建筑钢结构中的应用[J].江西建材,2014(09):101.

[3]王旭.无损检测技术在建筑钢结构行业中的应用[J].科技风,2018(13):91.