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浅析塔式起重机焊缝无损检测技术的应用■张宏伟，赵巧绒 ■西京学院，陕西 西安 ７１０１２３摘 要：随着塔式起重机广泛应用，焊缝质量检测越显重要。本文综述焊缝常用的无损检测方法，并结合塔式起重机自身结构特点，提出适合塔式起重机焊缝检测的方法，以供同行参考。关键词：塔式起重机 焊缝 无损检测技术塔式起重机（以下简称塔机）具有回转半径大、工作效率高、装拆方便等特点，被广泛用于工程建设，特别是高层建筑施工当中。随着塔机频繁利用、吊装强度增大，在施工过程中出现倒塌和断臂事故。根据２０１０年中国塔机行业发展研讨会公布［１］：我国塔机的事故率由２００６年的７ ２‰，升至２００９年的１１ ２‰，平均每年以１ ３３‰增长，给施工单位和社会带来了无法预估的损失。塔机是典型的焊接结构，焊缝质量好坏决定塔式起重机的性能和施工安全。为减小安全隐患，降低企业回收和检修成本，对塔机焊缝检测显得十分必要。国内目前对塔机检测投入较少，以出厂检测和非工作状态下检测为主，检测手段和成套检测设备单一，塔机在使用过程中的实时检测方法几乎空白，而国外在线检测比较成熟。本文在焊缝无损检测方法阐述的基础上，结合塔机结构和载荷特征，为塔机无损检测方案选取提供参考。１ 焊缝无损检测方法概述目前，国内机械行业常用的检测方法［２］有９种：外观检测、磁粉检测、渗透检测、超声波检测、射线检测、涡流检测、金属磁记忆检测、声发射检测和超声波衍射时差法。阐述各种方法机理、应用场合和优缺点。（１）外观检测：对起机整体焊接部件的性能进行粗检测，通过人肉眼或低倍数放大镜观察焊缝表面是否出现咬边、焊渣等表面缺陷；通过焊接检验尺测量焊缝的焊瘤和错口；观察焊件是否发生变形。（２）磁粉检测：塔机结构主要为钢材，磁粉检测可用于焊缝表面裂纹的检测。利用漏原理。首先对检测对象的表面进行适当打磨处理，然后将搅拌均匀的磁悬液涂抹早检测部位表层，最后将胶带纸粘贴在磁痕上，揭下的胶带纸上存留被检测部位的缺陷位置，记录缺陷程度。（３）渗透检测：用于焊缝近表面裂纹检测。利用毛细血管工作原理，将含有颜料或荧光粉的渗透液喷洒在被检焊件表面，利用液体的毛细作用，使其渗入焊缝表面，然后清洗表面多余液体，干燥后采用显像剂，将缺陷中渗透的液体吸附到焊件表面，观察缺陷痕迹，判断焊缝位置和大小。（４）超声检测：焊缝内部检测。利用声学性能差异原理，将发射探头针对要检测焊缝发出超声波，遇到内部缺陷后，超声波反射在显示屏上，出现脉冲波形，最后分析脉冲波形确定缺陷位置、缺陷程度及数量。超声波检测成本较低，速度快，对人体无害，但应用存在着一定的检测盲区，检测结果解释困难，受检测人员因素影响大。（５）射线检测：焊缝内部检测。利用射线穿透物质时能量衰减机理，常采用ｘ射线和γ射线透过检测焊件，在检测焊件底面放置相应底片，缺陷不同，底片上黑度图像不同，则可判断缺陷数量、大小和位置。该法获得的检测资料可长期保存，灵敏度高，缺点是有辐射危险，成本较高。（６）涡流检测：用于导电材料的非接触检测。利用电磁感应原理，待检测焊件处于交变磁场内，焊件内部中就有感应电流存在，即产生涡流。焊件中的焊缝缺陷不同，感应电流随之变化，利用这种方法判断焊缝缺陷，速度快，但参数变化范围，分析难度大。（７）声发射检测：用于金属非接触检测。利用材料释放应变能原理，对待检测焊件产生裂纹时释放的塑性应变能，通过声发射传感器接受，将收到的声信号转化成电信号，进而分析焊缝缺陷。该方法对塔机的工作环境有一定限制，目前还处于理论研究中。（８）金属磁记忆检测：近年来，俄罗斯科学家，提出该理论，用于检测焊缝表面和应力集中状况。利用磁机械效应和磁弹性效应，将焊件位置磁场中切向分量ＨＰ极值点与法向分量ＨＰ过零点进行测量，判断焊接区域应力集中状况，进而实现对焊件缺陷发展状况的监测，判断焊缝缺陷。磁记忆检测方法操作简单，无须预处理表面，信号易受干扰。（９）超声波衍射时差法：内部焊缝检测。利用焊件内部结构的端角和端点处得到的衍射能量来检测缺陷，用于焊缝缺陷大小检测和定位。这种新方法优点是一次可以覆盖整个焊缝区域，检测速度快，缺陷检出率更高，精度高；缺点是缺陷类型定性差，复杂结构测量难度大。２ 塔机出现焊缝原因分析塔机焊缝出现质量问题主要原因如下：（１）焊接缺陷多样化：塔机在设计、选材、加工制造过程中，对结构局部处理、焊接接头形式布置选择等因素考虑不全时，会出现残余应力致使出现应力集中。塔机焊接结构采用Ｋ型接头多，裂纹数量多且集中，易发生咬边、未熔合、夹渣、气孔等缺陷，直接影响焊缝质量。（２）交变载荷复杂化：塔机焊缝受温度和腐蚀等外界环境影响相对很小，而由变幅小车运动、回转惯性、吊装启制动冲击等引起的交变载荷，对塔机裂纹形成和扩展起着主要作用，因交变载荷随工况发生变化，焊缝载荷呈现复杂化现象。（３）安装操作不规范：塔机进行多采用销轴或螺栓进行标准节安装，若选择连接件型号或安装程序有误，则直接导致连接区域应力突变，出现裂纹，而超载和不规范操作等人为因素则可加快焊缝形成。３ 塔机无损检测技术选取塔机属特种设备，因此无损检测技术选取的好坏关系塔式使用效果，针对塔机焊缝特点，方法如下：（１）焊缝表面检测：表面检测是焊缝检测第一关，常采用目测法，目测不合格则焊缝必须返工，目测合格后对焊缝近表面再进行检测，常采用磁粉检测或渗透检测。渗透检测用在零部件焊接后，未进行喷涂和电镀的场合；塔式在使用现场多采用磁粉检测，因不受表面油漆等因素影响，且灵敏度高。（２）焊缝内部检测：针对塔机易出现焊缝的关键位置进行焊缝内部检测，主要采用超声波或射线检测方法。针对塔身主弦杆和臂架型钢“高厚”板材选取特点，以焊缝质量等级和焊接结果的真实性为出发点，应优先选取射线检测方法，因检测精度高，结果可靠，范围全面。而超声波检测对焊缝缺陷位置和数量比较准确，受影响因素多。所以在射线检测不能满足条件时再选择超声波检测，两者互补使用。（３）焊缝实时检测：因塔机工作环境和设备技术限制，焊缝实时检测存在一定推广难度，目前塔机均处于非工作载荷状态下检测，即焊缝表面检测，发现焊缝后及时修补，满足使用要求。而焊件内部隐患若未及时排查，易发生事故。根据上述检测技术特点，可将声发射检测技术与信号处理技术相结合，对关键焊缝进行试验，继而可扩展至整台塔机检测。４ 结论塔机焊缝检测对保证产品质量、降低施工事故方面有着重要意义。将无损检测技术应用到塔机设计、制造、安装、使用和检修等环节，综合利用多种无损检测技术集，整合资源，规范检测流程，提高塔机运行安全。参考文献［１］吴学松． ２０１０中国塔式起重机行业发展研讨会：论道塔机安全与可持续发［Ｊ］．建筑机械化，２０１１，３２（１）：２１ － ３３．［２］沈功田．中国无损检测与评价技术的进展［Ｊ］．无损检测，２００８，（１１）．·７７·２０１５年第２２期（总第１７５期） 江西建材 施工技术