钢结构探伤检测鉴定——焊缝质量等级一级、二级、三级
1.1焊缝质量等级的两重含义
从焊缝本身来说决定焊缝质量的因素主要有3 方面,分别是焊缝内部缺陷、焊缝外观表面缺陷以及焊缝尺寸。因此,焊缝质量等级就存在着两重含义,其一是针对焊缝内部缺陷检验,其二是针对焊缝外观表面缺陷检验。对于设计者来说,正确的图纸标注应该是将两重含义分别标明。但目前绝大部分情况是设计者只进行笼统地规定,如“该焊缝质量等级为二级”,此时正确地理解是“焊缝内部缺陷按二级检验,外观缺陷也按二级检验”。对于需要进行疲劳验算的构件如吊车梁,其中某些部位的角焊缝,虽然不进行内部缺陷的超声波探伤(三级焊缝) ,但其外观表面质量等级应为二级,所以笼统地说“角焊缝都是三级焊缝”就有失全面。
1.2焊缝质量等级确定原则
1) 焊缝质量等级主要与其受力情况有关,受拉焊缝的质量等级要求**受压或受剪的焊缝;受动力荷载的焊缝质量等级要**受静力荷载的焊缝。
2) 凡对接焊缝,除非作为角焊缝考虑部分熔透的焊缝外,一般都要求熔透并与母材等强,故需要进行无损探伤。因此,对接焊缝的质量等级不宜**二级。
3) 在建筑钢结构中,角焊缝一般不进行无损探伤检验,但对外观缺陷的等级(见现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB5020522001 附录A) 可按实际需要选用二级或三级。
1.3焊缝质量等级设计原则
焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况,按下述原则分别选用不同的质量等级:
1) 在需要进行疲劳计算的构件中,凡对接焊缝均应焊透,其质量等级为: ①作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T 形对接与角接组合焊缝,受拉时应为一级,受压时应为二级; ②作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。
2) 不需要计算疲劳的构件中,凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透,其质量等级当受拉时应不**二级,受压时宜为二级。
3) 重级工作制(A6～A8) 和起重量Q ≥50t 的中级工作制(A4 、A5) 吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T 形接头焊缝均要求焊透,焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝,其质量等级不应**二级。
4) 不要求焊透的T 形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝,以及搭接连接采用的角焊缝,其质量等级为: ①对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量≥50t 的中级工作制吊车梁,焊缝的外观质量标准应符合二级; ②对其他结构,焊缝的外观质量标准可为三级。
1.4焊缝无损检测的检验等级
超声波检验等级分为A、B、C 三个级别
1)A 级检验采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫查到的焊缝截面进行探测。一般不要求作横向缺陷的检验。母材厚度> 50mm 时,不得采用A 级检验。
2)B 级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,对整个焊缝截面进行探测。母材厚度> 100mm 时,采用双面双侧检验。受几何条件的限制可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探伤。条件允许时应作横向缺陷的检验。
3) C 级检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验。同时要作两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验。母材厚度> 100mm 时,采用双面双侧检验。其它附加要求是: ①对接焊缝余高要磨平,以便探头在焊缝上作平行扫查; ②焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查; ③焊缝母材厚度≥100mm,窄间隙焊缝母材厚度≥40mm 时,一般要增加串列式扫查。
1钢结构焊缝无损质量检测技术的应用状况
《钢结构设计规范》中要求，可以根据工作环境的变化、焊缝形式、应力状况、结构重要性以及荷载能力等，将焊缝焊接质量划分为若干个等级。在施工中，根据钢结构施工质量、质量验收标准和实际要求等，将钢结构焊缝分为外观质量检测和内部质量检测。根据施工设计要求，一般采用超声波对构件内部的状况进行检测，检查焊缝内部是否存在缺陷。当超声波检测无法确定内部是否存在缺陷时，可以使用射线探伤技术进行检测。除此之外，对于曲率半径较小或则厚度大于等于8mm的板材，通常使用超声波探伤方法检测钢结构焊缝的质量；曲率半径较大的管材或厚度小于8ram的板材，一般使用渗透探伤或磁粉探伤方法进行检测。
钢结构工程检测鉴定内容：
1、对房屋结构类型、建筑层数、房屋地址、建造年代、房屋朝向、房屋装修概况及房屋用途进行现场调查。
2、根据委托方提供的图纸，对房屋钢结构布置、构件尺寸、层高等进行复核；未能提供设计图纸的对各栋房屋现有上部结构的布置、构件尺寸、层高等情况进行现场测量并绘制结构图。
3、对房屋钢构件目前出现的裂缝、损坏、涂层脱落、钢材锈蚀、节点损伤、焊接外观缺陷、连接紧固状况等外观损坏进行检查鉴定。
4、依据国家规范标准采用磁粉检测或渗透检测对钢构件表面质量进行检测鉴定。
5、依照国家相关检测、验收规范选取部分钢屋架及钢结构构件，采用超声或磁粉探伤作焊缝检测，检测鉴定是否有气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。
6、采用轴力计和扭矩扳手对钢结构螺栓连接部高强度螺栓的扭矩系数进行检测鉴定。
7、采用电子经纬仪对房屋竖向构件进行垂直度测量，分析房屋是否出现倾斜、变形及不均匀沉降现象，具体检测数量根据现场实际情况及相关标准确定。
8、采用全站仪或拉线法对屋架、桁架及其杆件的挠度变形进行检测鉴定。
9、对型钢构件采用游标卡尺和千分尺对钢材的厚度进行检测鉴定。
10、 对管材钢构件采用超声测厚仪对其管材的壁厚进行检测鉴定。
11、采用表面硬度法对钢材的强度进行检测鉴定。
12、采用涂层测厚仪对钢构件的防腐或防火涂层厚度进行检测鉴定。
13、依据国家规范标准对网架结构螺栓球进行磁粉探伤。
14、根据现场实际检测数据及设计要求，依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及国家有关建筑结构设计规范，对房屋的上部结构承载力进行验算，评定房屋目前的承载能力是否满足国家规范要求、后期的安全使用要求。
钢结构荷载安全性检测鉴定的过程如下：
1、鉴定的目的
钢结构鉴定的目的主要有下列几点：检测结构的质量，说明结构的性；判断旧结构的实际承载能力，为改建扩建工程提供依据；找出事故的原因，作为今后的教训和借鉴；处理工程事故，提供技术依据。
2、鉴定前的准备工作
鉴定前的准备工作包括资料的调查和检测方案的编制，至少应包含下列内容：查看原设计图和竣工图、工程地质报告、历次加固和改造设计图、事故处理报告、竣工验收文件和检查观测记录等；调查原始施工情况；向使用方询问建筑物的使用情况；根据已有资料与实物进行初步核对、检查和分析；填写初步调查表；制定检测方案，确定必要的实测、试验和分析等的工作大纲。实际工作中对于一些早期的钢结构工程，由于当时设计规范的不配套，所以基本上没有任何的设计资料，此时图纸的绘制就是鉴定前较重要的工作，直接关系到承载力的运算和危险点的定位。
3、鉴定检查
鉴定检查是鉴定过程的开始，是对结构的普查。此过程主要采用目视的方法，辅助一些简单的仪器操作，目的是将结构或构件划分为：明显有问题，不需要进一步检测；怀疑，需要进一步检测；不存在问题或问题轻微，不需要进一步检测等三种类型并对一些明显的不符合规范的构造连接和危险点进行记录。
4、鉴定检测
鉴定检测的重点是鉴定检查中结果怀疑，需要进一步检测的结构或构件，当然，对另外两种结构或构件也应有一定的抽测数量以保证结果的准确性，特别是当要考虑危险构件对结构整体承载力的影响时，对明显有问题的构件必须做到全数检测。鉴定检测的数量可参照GB/T 50344-2004《建筑结构检测技术标准》中的要求，构件数量少或结构简单时应尽量做到全数检测。鉴定检测的内容应包括钢结构材料检测、钢结构构件的检测、钢结构连接与节点的检测等。
4.1 钢结构材料检测
钢结构材料检测直接关系到结构承载力的验算，包括钢结构钢材、紧固件等的检测。对于钢结构钢材的检测，较准确的方法是直接从结构上取样进行力学性能测试，而实际工作中，委托方出于安全的考虑，基本上都不能接受这种破坏性的检测方式，此时只能考虑无损或局部破损的检测方法，目前比较成熟的方法有表面硬度法、化学分析法等，其中表面硬度法又包括布氏硬度法、里氏硬度法等，硬度法对钢材基本无损伤而且操作简单，是目前应用较普遍的方法，化学分析法仅需要在钢材上钻取一定量试样，属于局部破损方法，不过化学分析法对检测人员的能力要求较高，过程复杂，应用的较少。当然，各种方法都有一定的局限性，要**准确的结果常常需要两种方法综合应用。紧固件的检测通常采用取样检测的方法。
4.2 钢结构构件的检测
钢结构构件的检测包括构件的几何尺寸、构造、连接、偏差与变形、缺陷与损伤、材料性能等，构件的检测通常采用目测、现场测量或常规无损方法，必要时可取样检测。构件的检测在相关标准中都有明确的方法，需要强调的是构件腐蚀的检测，构件的腐蚀是钢结构鉴定中比较常见的问题，检测时，标准规定采用钢丝刷、砂轮等方法去除表面的锈蚀层，用测厚仪检测构件厚度，和构件原始厚度比较进而判断锈蚀的程度。这种方法的缺陷在于，一方面，仅考虑了外表面的锈蚀，对于处于高湿度环境（如游泳馆）的薄壁杆件来说，如果由于焊接质量或其它原因造成杆件内部暴露在外部环境中时，杆件内部的锈蚀通常比外壁较严重，因为外壁有防锈处理而内壁没有，所以，杆件锈蚀的测定要根据其它项目的检测结果综合来考虑，必要时，应采用在杆件表面钻孔的方法进行检测。另一方面，没有考虑锈蚀的发展情况。钢结构的锈蚀是一个动态的过程，锈蚀既然存在就必然会继续发展，仅靠一个当前值并不能说明问题，正确的做法应该是从锈蚀较严重的区域向边沿测量，结合环境变动时间，锈蚀可能出现的时间，锈蚀程度，锈蚀的发展等因素给出构件破坏或变化为危险点的时间，为客户提供参考，而不能仅凭当前的结果就认为构件是安全的。
4.3 钢结构连接与节点检测
钢结构连接与节点检测包括焊接的检测、紧固件连接的检测和螺栓球（焊接球）节点的检测等，焊接的检测通常采用目测加无损探伤的方法，包括表面焊接的缺陷和内部的超声射线探伤等。紧固件连接采用目测锤击等方法检测，仅在对材料强度有怀疑时才采用取样检测的方法。螺栓球（焊接球）节点的检测采用目测加无损探伤的方法，探伤的部位为连接的套筒和封板焊缝等，必要时可取样进行节点承载力检测。
5、鉴定结果
钢结构的鉴定结果按GB 50292-1999 规定，采用安全性（承载能力、构造、位移或变形、锈蚀）等级、正常使用性（位移、锈蚀、长细比）等级并按构件、子单元、鉴定单元三个层次进行评定，应该说这种评价方法是比较全面的，但笔者认为也存在不足之处，首先，安全性和正常使用性存在很多共同之处，如位移、锈蚀等，未免繁琐而且体现不出重点，影响结构安全的构造连接、位移变形、锈蚀等，已经参与了承载能力的验算，在安全性评价中就不应该再考虑。其次，正常使用性应该考虑影响使用的变化的因素，而不应该考虑不变的因素
如长细比。较后，应强化耐久性方面的评价，如锈蚀、涂层等，不能仅给出一个静态的当前鉴定结果而且应提出结构的耐久年限的评估。
