钢结构工程施工质量检测方法

钢结构工程施工质量检测方法探讨

摘要：工程检测的重点在于安装、拼接过程中产生的质量问题。钢结构工程中主要的检测内容有：构件尺寸及平整度的检测、构件表面缺陷的检测、连接(焊接、螺栓连接)的检测、钢材锈蚀检测、防火涂层厚度检测。本文就这些检测内容探讨了检测的方法跟施工中存在的问题。

关键词：钢结构；施工质量；检测方法；问题

钢结构工程的质量检测工作在整个工程建设中控制工程质量处于重要的地位，钢结构工程质量的具体结果也是判定整个工程质量是否合格的重要依据。所以检测工作的质量好坏，必将对整个工程项目的质量控制产生直接影响。而且钢结构产业在我国属于朝阳产业，应用前景广阔，因此对钢结构工程施工质量检测意义重大，加强钢结构工程检测工作的重要性也是不言而喻的。

一、钢结构施工过程中可能出现的问题

近年来，钢结构材料因其环保、抗震等自身优点，在高层楼房、工业厂房、桥梁等现代建筑中得到了广泛应用。但在大量的工程建设过程中，钢结构工程也暴露出了很多质量问题。钢结构在施工过程中的常见问题有以下几种：

1、构件的制作问题

门式钢架所用的板件非常薄，在日常应用中，最薄可达4毫米。多薄板的下料切割方式应当首选剪切方式，而尽量避免火焰切割。这是因为用火焰切割会使得板边产生很大的波浪状的变形。目前，h型钢材料的焊接方式大多数厂家均采用的是埋弧自动焊或半自动焊。倘若在切割时未能把握好手法，很容易发生焊接变形，使构件弯曲或扭曲。

2、柱脚安装问题

2.1预埋件问题

整体或局部偏移，标高有错误，丝扣没有采取保护措施。这将直接造成钢柱底板螺栓的不对位，丝扣长度不够。

2.2.锚栓不垂直问题

框架柱脚的底板水平度差，造成苗栓不垂直，使得基础施工后预埋锚栓水平误差偏大。

2.3锚栓连接问题

柱脚锚栓没有拧紧，垫板没有与底板焊接，部分位置没有露出2-3个丝扣的锚栓。

3、连接问题

3.1螺栓装备不符合标准要求，使得螺栓不好安装或导致螺栓安装不够紧固。

3.2螺栓丝扣有损伤，螺杆不能顺利旋入螺母，阻碍了螺栓的装配。

3.3现场的焊接问题，质量不能保证，设计所要求全焊透的一、二级焊缝没有采用超声波探伤，楼面主梁与柱没有实施焊接，没有采用引弧板施焊等等问题造成钢结构施工问题。

4、构件的变形问题

4.1构件在运输时发生变形，出现死弯或缓弯，造成构件无法进行安装。在构件制作过程中由于焊接产生的变形，构件一般呈现缓弯。在构件待运时，支垫点的不合理，如上下垫木不垂直或堆放构建的场地发生沉陷等原因，使构件产生了死弯或者缓变形。构件运输过程中因碰撞而产生了变形，一般呈现死弯等。这些原因造成的构建变形问题，使得钢结构材料在施工过程中无法正常使用，带来了施工的不便。

4.2钢梁构件在拼装之后全长扭曲程度超过允许值，造成钢梁的安装质量无法保证。拼接工艺的不合理以及拼装节点尺寸不符合设计要求等原因，造成了钢梁结构构件的不合格，在钢结构施工过程中无法进行建筑实施，质量更是无法保证。

4.3构件起拱，其程度数值大于或小于设计的数值。当构件起拱数值小时，安装后梁下

挠，当起拱数值大时，容易造成构件标高超标。这种现象产生的主要原因是，构件的尺寸不符合设计要求。

二、钢结构施工质量检测方法

钢结构工程检测的重点在于安装、拼接过程中产生的质量问题。下面就一些钢结构工程中主要的检测内容进行分析阐述：

1、构件尺寸及平整度的检测

每个尺寸在构件的3个部位量测，取3处的平均值作为该尺寸的代表值。钢构件的尺寸偏差应以设计图纸规定的尺寸为基准计算尺寸偏差；偏差的允许值应符合其产品标准的要求。梁和桁架构件的变形有平面内的垂直变形和平面外的侧向变形，因此要检测两个方向的平直度。柱的变形主要有柱身倾斜与挠曲。

检查时可先目测，发现有异常情况或疑点时,对梁、桁架可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线，然后测量各点的垂度与偏差；对柱的倾斜可用经纬仪或铅垂测量。柱挠曲可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线测量。

2、钢材锈蚀的检测

钢结构在潮湿、存水和酸碱盐腐蚀性环境中容易生锈，锈蚀导致钢材截面削弱，承载力下降。钢材的锈蚀程度可由其截面厚度的变化来反应。检测钢材厚度（必须先除锈)）的仪器有超声波测厚仪（声速设定、耦合剂）和游标卡尺。

超声波测厚仪采用脉冲反射波法。超声波从一种均匀介质向另一种介质传播时，在界面会发生反射，测厚仪可测出探头自发出超声波至收到界面反射回波的时间。超声波在各种钢材中的传播速度已知，或通过实测确定，由波速和传播时间测算出钢材的厚度，对于数字超声波测厚仪，厚度值会直接显示在显示屏上。

3、构件表面缺陷的检测-磁粉探伤

3、1磁粉探伤的基本原理：当钢结构内部存在缺陷时，如裂纹、夹杂、气孔等非铁磁性物质，其磁阻非常大，磁导率低，必将引起磁力线的分布发生变化。缺陷处的磁力线不能通过，将产生一定程度的弯曲。当缺陷位于或接近钢结构表面时，会穿过钢结构表面漏到空气中形成一个微细的漏磁场。

3、2漏磁场的强度主要取决磁化场的强度和缺陷对于磁化场垂直截面的影响程度。利用磁粉就可以将漏磁场给予显示或测量出来，从而分析判断出缺陷的存在与否及其位置和大小。

将铁磁性材料的粉未撒在工件上，在有漏磁场的位置磁粉就被吸附，从而形成显示缺陷形状的磁痕，能比较直观地检出缺陷。这种方法是应用最早、最广的一种无损检测方法。

磁粉一般用工业纯铁或氧化铁制作，通常用四氧化三铁(Fe3O4)制成细微颗粒的粉末作为磁粉。磁粉可分为荧光磁粉和非荧光磁粉两大类，荧光磁粉是在普通磁粉的颗粒外表面涂上了一层荧光物质，使它在紫外线的照射下能发出荧光，主要的作用是提高了对比度，便于观察。

3.3磁粉检测又分干法和湿法两种：

(1)干法—将磁粉直接撒在被测工件表面。为便于磁粉颗粒向漏磁场滚动，通常干法检测所用的磁粉颗粒较大，所以检测灵敏度较低。但是在被测工件不允许采用湿法与水或油接触时，如温度较高的试件，则只能采用干湿法。

(2)湿法—将磁粉悬浮于载液(水或煤油等)之中形成磁悬液喷撒于被测工件表面，这时磁粉借助液体流动性较好的特点，能够比较容易地向微弱的漏磁场移动，同时由于湿法流动性好就可以采用比干法更加细的磁粉，使磁粉更易于被微小的漏磁场所吸附，因此湿法比干法的检测灵敏度高。

3.4磁粉探伤工艺

在磁粉探伤中，用过外加磁场使焊件磁化的过程称为焊件的磁化。

（1）直流电磁化法和交流电磁化法

①直流电磁化法：钢件被直流电磁化时，采用低电压大电流的直流电源，使焊件产生方向恒定的电磁场。

②交流电磁化法：工件被交流电磁化时，采用低电压大电流的交流电源。

（2）直接通电磁化法和间接通电磁化法

①直接通电磁化法：该法时将焊件直接通与电流，使工件周围和内部产生周向磁场。适合于检测长条形如棒材或管材等钢件。

②间接通电磁化法：间接通电磁化就是工件利用探伤仪器等使自身产生磁场来完成的，避免直接通电磁化法产生的弊端。

（3）周向磁化法、纵向磁化法、复合磁化法和旋转磁场磁化法

4、连接(焊接、螺栓连接)的检测

钢结构的许多质量事故出在连接上，故应将连接作为重点对象进行检查。

连接板的检查包括：1)检测连接板尺寸(尤其是厚度)是否符合要求；2)用直尺作为靠尺检查其平整度；3)测量因螺栓孔等造成的实际尺寸的减小；4)检测有无裂缝、局部缺损等损伤。

对于螺栓连接，可用目测、锤敲相结合的方法检查。并用扭力扳手(当扳手达到一定的力矩时，带有声、光指示的扳手)对螺栓的紧固性进行复查，尤其对高强螺栓的连结更应仔细检查。此外，对螺栓的直径、个数、排列方式也要一一检查。

焊接连接目前应用最广，出事故也较多，应检查其缺陷。焊缝的缺陷种类不少：裂纹、气孔、夹渣、未熔透、虚焊、咬边、弧坑等。检查焊缝缺陷时，可用超声探伤仪或射线探测仪检测。在对焊缝的内部缺陷进行探伤前应先进行外观质量检查。焊缝表面质量的检验可目测或用10倍放大镜，当存在疑义时，采用磁粉或渗透擦伤。如果焊缝外观质量不满足规定要求，需进行修补。

5、焊缝超声波检测

检测系统及其性能指标超声波检测系统包括仪器、探头、试块、探头电缆和耦合剂。在检测过程中，要求仪器、探头和探头电缆匹配良好且性能稳定，满足必要的检测灵敏度。

5.1检测系统参数设置与调整

(1)仪器、探头选择根据板厚、结构类型、坡口形式、焊接方法等有关信息，选取有利于发现缺陷的探头类型。一般情况下，每个检测部位至少要用到3个探头，进行焊缝区域和焊缝两侧母材区域内缺陷的检测，以便于更准确的判断缺陷类型和位置。

(2)仪器参数设置根据检测对象，在仪器面板对应菜单上设置材料声速、探头类型、发射强度、重复频率、工件厚度等参数。

5.2传输补偿测定

检测开始前，必须测定检测系统在对比试块和工件上的传输补偿。这种传输补偿即是包括因材质差异、声程差异和表面耦合等在内的一系列因素导致接收回波能量的变化。

5.3横向缺陷检测灵敏度

在对工件进行斜探头扫查时，必须进行横向缺陷的检测。检测横向缺陷时，在原检测灵敏度基础上增加6dB。

5.4扫查速度和方式

扫查速度不大于150mm/s，探头移动保证至少10%探头晶片宽度的重叠。为了有利于发现缺陷和区别真假信号，采取前后、左右、转动和环绕四种基本扫查方式扫查。

5.5扫查灵敏度设置

为了充分扫查检测区域,不造成漏检和误判,扫查灵敏度不能低于基准灵敏度,即

20%DAC曲线,检测横向缺陷时增加6dB,另外还须考虑传输补偿。

5.6检测系统的校验和复核检测系统的可靠性直接影响检测结果的正确性,因此,整个检测实施过程中都必须保证检测系统的稳定和可靠。用不少于3个点的反射回波对DAC曲线进行复核,如果曲线上任何一点的波高下降≧2dB,则应对上一次复核以来的所有检测进行复验;如果曲线上任何一点的波高上升?2dB,则应对上一次复核以来的所有记录信号进行重新评定。

6、高强螺旋检测

检验方法：用扭矩法或转角法：

①高强度螺栓连接副，应按包装箱配套供货，包装箱上应标明批号、规格、数量及生产日期。螺栓、螺母、垫圈外观表面应涂油保护，不应出现生锈和沾染赃物，螺纹不应损伤。

②高强度螺栓连接副的施拧顺序和初拧、复拧扭矩应符合设计要求和国家现行行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程》JGJ82的规定。

③高强度螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2～3扣，其中允许有10％的螺栓丝扣外露1扣或4扣。

④高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等，除设计要求外磨擦面不应涂漆。

高强度螺栓应自由穿入螺栓孔。高强度螺栓孔不应采用气割扩孔，扩孔数量应征得设计同意，扩孔后的孔径不应超过1．2d(d为螺栓直径)。

7、涂层厚度检测

常用的涂层测厚仪分为三大类：①磁力拉出式；②固定探头式；③电子式。其作用原理都是把涂层作为一层空气间隙进行测量。

（1）磁力拉出式涂层测厚仪的作用原理是基于弹簧拉力，即一根游丝在支点与杠杆相连接，杠杆的一端安装磁铁，刻度盘固定在杠杆上，在刚刚超出平衡点时，杠杆上的磁铁从表面弹起，在刻度盘上读出涂层厚度；

（2）固定探头式涂层测厚仪的作用原理是基于机械式自平衡的磁力，将固定的钻石尖探头置于涂层上，从回转机械装置上读出涂层厚度；

（3）电子式涂层测厚仪采用电磁感应式霍尔效应探头测量铁质基材上的非磁性涂层厚度；使用涡流探测计测量有色金属基材上的非导体涂层厚度。

三、结束语

随着钢结构工程施工质量要求的不断提高，工程检测技术也在不断的改进加强。上述的检测方法就是主要针对钢结构工程施工过程易出现的问题所提出的，只有检测技术到位，才能确保工程的施工质量，促进国民经济的增长。

参考文献

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