摘要：随着国家对基础建设的不断投入以及我国的桥梁技术的大力发展，大型钢结构桥梁日益被广泛运用。如何采用现代检测技术，对其制造、拼装施工以及运营中的质量进行监控，确保通行安全，发挥其经济效益有着重要的意义。本文主要对无损检测技术在钢结构桥梁中的应用进行了简要的分析和探讨。
关键词：钢结构桥梁；焊接质量；无损检测；
钢结构桥梁以其跨越距离长、自重较轻、抗震性能强、运输安装便利、工业化制造程度高以及可回绿色环保等优点，近些年在桥梁建设中所占的比例越来越高，尤其在跨江河及跨海工程中被广泛运用。这类大型桥梁作为交通体系的重点组成部分，具有打通地理界线，保证交通安全，促进区域经济发展的巨大作用。因此，有必要采用科学有效的检测手段，来保证此类桥梁在施工及运营阶段的质量安全。本文主要对无损检测技术在钢结构桥梁中的应用进行简要分析，并结合芜湖长江公铁两用大桥钢结构检测项目的实际应用，以供参考。
1无损检测技术在钢结构桥梁中应用概述
钢结构桥梁质量的控制要点主要有原材料性能、拼装工艺、焊接质量、防腐层涂装等几方面，其中焊接质量尤为关键。受焊接环境条件，工艺水平，操作人员能力和设备状况等多方面因素的影响，可能会出现一些焊接质量缺陷；如焊缝裂纹，电弧擦伤、气孔、咬边、夹渣、未熔合和未焊透等。特别在现场拼装焊接环节，更容易出现此类质量问题。无损检测借助专业的仪器设备，以不损伤构件的结构完整性和使用功能为前提，采用物理或化学原理进行检验、测试，收集分析数据，对被测构件及焊缝的内外部质量进行评估。目前，除了对原材和拼装工艺进行严格控制外，采用无损检测技术对钢结构节段制造及现场拼装作业中的焊缝进行检测，已成为钢结构质量控制的主要手段之一。
目前，钢结构桥梁焊接质量检测中采用无损检测方法主要有用于浅表面的磁粉和渗透技术，以及用于焊缝内部检测的超声波、射线及相控阵技术，本文将对这些检测方式进行简单的介绍。
2钢结构桥梁常用无损检测方法
2.1超声波探伤
超声波探伤作为无损检测技术中最常用的一种检测方法，已被广泛应用于钢结构桥梁焊缝质量的检测工作当中。该检测方式速度较快，设备便携且操作方便，成本较低。基本原理是利用超声波在穿透受检构件体中非均匀介质时发生的不同反射现象来判定缺陷。先用探头发射高频声波，再将接收到的反射波进行电信号处理并显示在仪器屏幕上，根据反射顺序区分底波和缺陷信号，用标准试块标定，最终完成对缺陷位置和形状大小的确认。超声波探伤对母材厚度，焊接型式有一定的适用性要求，且评定结果的精确性受检测人员的技术能力和从业经验的影响较大。
2.2磁粉探伤
磁粉探伤在无损检测技术应用中较为广泛，常用于焊接裂纹等浅表面质量检测。该方法具有检测速度快，灵敏度高，设备简单，检测成本低的优势。其原理是利用磁感应现象，先对钢结构构件进行磁化，使其内部产生磁感应，如结构中出现缺陷，磁感应分布被扰乱，产生局部漏磁。通过缺陷部位漏磁产生吸收磁粉的特点，判定缺陷的位置、形状及大小。缺点是检测深度有限，对构件或焊缝内部质量通常无法判定，且该方法受构件尺寸和形状有一定限制，检测结束后需要退磁消除应力处理，相对繁琐。
2.3射线探伤
射线探伤一般适用于钢结构桥梁主要对接焊缝的检测，以及超声波对全熔透性焊缝缺陷不能进行判断的情况。射线探伤检测的优点是能够准确判断出缺陷的具体位置和形状，检测结果可靠性程度高。其原理是利用X和γ射线辐射受检构件，由于射线穿过不同密度体后（如有缺陷），会在预先放置在构件另一侧的特殊胶片上形成因射线强度差异构成的潜影，经暗室处理后成为不同黑度的直观图形。缺点在于成本相对较高，且由于检测设备具有辐射性，需要封闭现场，中断临近工作面的施工作业，并对检测人员予以防护。
2.4渗透探伤
渗透检测技术常用于钢结构裂纹、夹杂、疏松等表面开放性缺陷的检测，一般钢结构桥梁施工阶段应用较少。该方法利用毛细作用的原理，将有色或荧光渗透剂涂布在受检构件表面，待渗透完成后再涂布显像剂，将缺陷中的渗透剂吸收至显像剂中并在光源下得到显示。优点是不需要额外设备，操作简单方便，显示较为直观。缺点是检测速度较慢，且对受检构件表面的光洁度和粗糙程度的要求较高，否则容易出现漏检。
2.5相控阵
相控阵技术原理是采用由电子器件控制的多晶片组成的阵列探头，按照一定规律延迟发射和接收超声波，使超声波束发生聚焦和偏转形成大角度波阵面，实现对构件或焊缝的快速扫描。该方法适应性强，检测速度大幅提高，能够完整并准确显示缺陷的部位和几何尺寸，并可在钢结构桥梁复杂构件的焊缝检测及其他检测方式容易形成盲区的部位中使用。
3无损检测技术在钢结构桥梁中的实际应用
3.1工程概况
2019年底完成建设的新芜湖长江大桥，跨江主桥全长1234.6米，主跨588米，采用公铁两用设计，下层通行两线客运专线及两线市域轨道交通线，上层为双向八车道城市主干路。大桥钢结构总工程量10.5万吨，范围包括跨江主桥钢箱梁、无为和芜湖两侧引桥钢箱梁、匝道桥钢箱梁。
3.2结构特点以及焊缝分布
大桥立面简图及主桥横断面图如图1、图2。主要钢结构包括：铁路节段梁、公路节段梁、杆件、桥面板、梁段及各种零部件等组成；钢梁采用 Q370qE、Q420qE、Q500qE 钢板。
大桥主要角焊缝包括主要杆件的盖板与腹板的连接焊缝，下弦杆的节点板与上水平板连接焊缝，下弦杆的锚箱承压板与腹板连接焊缝，钢锚梁的锚箱座板、承压板与腹板连接焊缝，钢牛腿顶板与壁板连接焊缝，横梁接头板与弦杆竖板连接焊缝，桥面板与 U 形肋连接焊缝，横、纵梁与桥面板连接焊缝，钢箱梁腹板与顶、底板连接焊缝。
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图2芜湖长江公铁大桥主桥横断面简图
3.3检测方法及抽检比例分配
作为第三方检测项目，本工程按全桥需检测焊缝长度总长的10%的比例抽检，采用超声波、磁粉及射线三种检测方式，总的焊缝检测量如下：
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根据焊缝类型及数量，考虑厂内工业化制造和现场拼装焊接的不同质量风险状况，将两个加工厂和现场需检测的焊缝总数以不同检测方法予以分配。具体是超声波和磁粉检测比例为：加工厂60%，现场40%；射线检测比例为：加工厂30%，现场70%。
焊缝的无损检测按照Q/CR 9211－2015《铁路钢桥制造规范》执行，其中：超声检测按Q/CR 9211－2015附录E，射线检测按Q/CR 9211－2015附录F，磁粉检测按Q/CR 9211－2015附录G。
3.4检测特点及重难点处理
两个加工厂内的焊缝主要分布在铁路桥面、公路桥面、主桁杆、钢锚梁、钢牛腿焊缝，焊接接头类型以对接焊缝和T型角焊缝为主；而现场钢构件分段拼装的焊缝则以对接焊缝为主。
加工厂内T型角焊缝接头主要采取超声波检测，T型焊缝一般不采用射线检测，原因在于在拍片时容易出现较大的厚度差，其次是胶片不易贴紧，再者操作的空间有限，很难取得较好的检测效果。加工厂及现场的对接焊缝采用超声波检测为主，在焊缝容易出现质量问题的薄弱环节和超声波检测无法判定的部位处采用射线检测抽查或复核。部分角焊缝及一定比例的对接焊缝采取磁粉检测，查找表面缺陷，尤其是射线检测不易发现的细小裂纹。
芜湖长江大桥主桥节段对接焊缝中有部分焊缝为熔透角焊缝，且母材厚度大，此类焊缝是的关键受力焊缝，超声波检测难度也较大。一方面要注意坡口方向，在坡口面应采用一次与二次波共同观察与评定，另一方面此类焊缝应增加一个检测部位，观察这个部位是否存在焊接热撕裂。具体如下图:
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3.5 检测结果
本桥第三方检测过程中，超声波检测共发现缺陷13.06延米，主要为夹渣、气孔等缺陷；磁粉检测发现缺陷11.61延米，主要为表面弧坑裂纹及咬边；射线检测过程中的显示主要为气孔夹渣，均为记录性缺陷，符合验收标准等级验收。缺陷处焊缝经返修处理，复检合格，确保了桥梁制造及拼装质量。
4结束语
总的来说，无损检测技术可以根据不同构件及焊缝接头型式，选择合适的检测方法，能够较为准确地发现缺陷和病害，指导施工及运营维护，已逐渐成为钢结构桥梁质量检测的主要手段。同时，新的无损技术在钢结构桥梁上的应用有待进一步研究发展，以不断提高检测效率和判定准确性。
参考文献
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