在建筑钢结构的无损检测工作中，经常会遇到一些问题，比如说很多人都认为对于一条坡口焊缝进行了超声检测就够了，因为他们认为做了超声检测后就应该发现所有的缺陷，所以对这同一条焊缝再做第二种方法（磁粉检测）的话完全就是多余的了，而且磁粉检测并不是《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）（以下简称“GB 50205”）的强制性条文。其实这种理解是很片面的、是不正确的，下面我们将结合深圳证券交易所营运中心抬升裙楼（见下图1、以下简称“深交所抬升裙楼”）钢结构所进行的第三方磁粉检测为实例进行一系列分析并得出磁粉检测是钢结构质量控制中不可或缺的重要手段的结论。

　

1、钢结构产品缺陷分类
　　钢结构通常是焊接结构，其原材料包括板材、管材、其它型材，在高层建筑钢结构中主要以板材为主，在深交所抬升裙楼28000吨钢结构中的原材几乎全部是板材，钢板最厚为100mm。
　　施工单位在采购原材料后，通常在工厂先进行切割、下料，然后组装成部件并进行工厂焊接，部件完工后运到安装现场再进行安装并再次进行工地焊接，直至做成成品。
　　既然钢结构产品是由钢板等原材焊接而成，这样对于钢结构质量的控制就应包括二个方面：原材料（钢板）质量的控制以及焊接焊缝质量的控制，其实也就是对钢板和焊缝缺陷的控制。
　　钢板原材通常有如下几种缺陷：夹层、夹杂、裂纹等，其中夹层为最常见缺陷、裂纹为危害性最大的缺陷。焊接焊缝通常存在如下五种缺陷：裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔，这五种缺陷中裂纹为危害性最大的缺陷，气孔为危害性最小的缺陷。
　　危害性最大的裂纹缺陷通常最容易出现在高碳钢焊接接头、厚板焊接接头、受力大构造复杂的焊接接头中。特别是在钢结构安装现场的焊接更容易产生裂纹之类危害性缺陷。

2、钢结构无损检测方法的原理及适用范围
　　目前，GB 50205等规范中对钢结构无损检测采用的是超声检测、磁粉检测、射线检测和渗透检测，就是采用俗称的“四大常规”方法。由于在钢结构检测中用得最多的是超声检测和磁粉检测，所以在这里就简单介绍一下这二种方法的原理以及适用范围。
　　目前所用的超声检测通常都是A型脉冲反射波法（简称A超，医院所用的是B超），超声波仪器通过探头发射超声波脉冲，如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷，超声波脉冲传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射，反射回来的超声波被探头接收，在仪器的荧光屏上就会显示出缺陷的波形，可以简单理解为波形的高度就是缺陷的大小、波形在荧光屏的位置就表示缺陷的埋藏深度。
　　超声检测优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。但是超声检测在荧光屏上显示的全部是缺陷的波形，并不是缺陷的直观显示，它的检测技术难度大，容易受到主客观因素的影响，所以检测人员的技术和经验直接影响到结果的准确性。
　　另外，超声检测只能检测出产品的内部缺陷，对于表面或近表面的缺陷却无能为力，要知道象裂纹之类危害性缺陷最初往往就只存在于产品的表面，而这时超声又检测不出来，等超声检测过后，随着时间的推移，由于内外力的作用，表面的裂纹慢慢扩大，最后可能造成产品破坏的严重后果。
　　磁粉检测是通过对被检工件施加磁场使其磁化，在工件的表面和近表面缺陷处将有磁力线逸出工件表面而形成漏磁场，有了漏磁场就有磁极，它的存在就能吸附施加在工件表面上的磁粉而形成磁痕的堆积，从而显示出缺陷的存在；磁痕的位置就是缺陷的位置、磁痕的形状就是缺陷的形状，比如磁粉检测焊缝时在焊缝的表面聚集一条锯齿状的黑色条纹，这就证明在此条纹的正下面存在一条同此条纹形状一样的裂纹。
　　磁粉检测方法操作便利，反应快速，对检测表面要求不高，应用比较广泛，主要用以探测铁磁性材料表面或近表面的缺陷，在钢结构中多用于裂纹的检测，也可用于焊接前坡口面夹层的检测。
　　钢结构（焊缝）缺陷分为内部缺陷和外部缺陷，内部缺陷用超声检测，但是超声检测却不能检测外部裂纹之类的缺陷，特别是裂纹之类缺陷在初期往往是用眼睛无法发现的，但裂纹又属于危害性最大的缺陷（因为它会慢慢扩展，它的危害具有灾难性），所以对裂纹之类危害性缺陷的检测就显得尤为重要。

3、国内规范对磁粉检测的应用规定及解析
　　在国外钢结构的制作安装过程中，磁粉检测和超声检测处于同样重要的地位。由于中国的国情所限，目前的中国钢结构规范对表面缺陷的磁粉检测还没有列入强制性的规定，但是可喜的是仍然有所提及并给使用者留下了足够灵活的应用空间。
　　在GB 50205第5.2.6条中讲到焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。而且还说当对焊缝表面进行目视检查时，如存在疑义，则可采用磁粉检测。
　　在GB 50205第7.2.1条中讲到钢材切割面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷。而且还说当进行目视检查时，如存在疑义，则也同样可采用磁粉检测。
　　另外，在《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ 81-2002）第7.3.10条中规定，下列情况之一应进行表面（磁粉）检测：
（1）外观检查发现有裂纹时，应对该批中同类焊缝进行100%的表面检测；
（2）外观检查怀疑有裂纹时，应对怀疑的部位进行表面检测；
（3）设计图纸规定进行表面检测时；
（4）检查员认为有必要时。
　　从以上二规范的有关条文规定中不难看出，钢材的切割面、焊缝表面是不允许存在裂纹的，这是绝对的。那么怎么知道或者说通过什么手段才能检测切割面、焊缝是否存在裂纹呢？当然最有效也是最靠得住的方法就是直接做磁粉检测，但是以上二规范并不是这样说的，GB 50205是规定先做目视检查，如有疑义可以做磁粉检测，JGJ 81-2002却列出了需要做磁粉检测的四种情况。
　　为什么中国的规范对磁粉检测没有象超声检测那样作为强制条文来规定呢？要知道只要是强制条文就必须要做，就必须按规范的强制要求来做，比如说一级焊缝规范规定要进行100%的超声检测，其意思是只要规定是一级焊缝那么哪怕这条焊缝质量再好也都必须无条件的做100%的超声检测，而规范对于磁粉检测的规定却完全不一样，对于磁粉检测基本出发点是如果焊缝表面目视检测没发现什么问题或者说估计焊缝表面不会出现什么问题就可以不做磁粉检测。
　　由于裂纹在一般结构焊缝中出现的几率比较小，考虑到做磁粉检测会增加不少成本再加上我国当前的基本国情，所以磁粉检测暂时还没有作为强制性条文写进规范。
　　正是由于裂纹的磁粉检测并没有作为中国的规范的强制要求，而且由于检测委托方存在成本控制的压力，所以在有些工程中磁粉检测这种方法是不被人所重视和接受的，其实在深交所抬升裙楼的初期也是这样。

4、对深交所抬升裙楼磁粉检测的必要性分析
　　从以上的介绍和分析可以得知：中国的规范对钢结构焊缝表面（包括焊前的切割面）的磁粉检测不是强制性的，但是又规定对焊缝表面（包括焊前的切割面）的裂纹又是绝对不允许存在的。因为目视检查手段往往是靠不住的（因为裂纹的发展存在一个由小到大的过程，在早期很小眼睛是无法发现得了的，等到眼睛发现后通常就已经晚了），而且超声检测又只能检测内部缺陷，所以磁粉检测才是表面裂纹的最佳检测手段。
　　由于深交所抬升裙楼结构的特殊性（东西悬挑36米、南北悬挑22米）、所用钢板级别高（Q345GJ-B）、钢板厚（最大100mm）、构件接头构造复杂有的甚至设计得不是特别合理（如出现的一些完全丁字交叉相碰焊缝），再加上焊接工艺过程、焊接参数难以控制，所以就比较容易产生裂纹。特别是对于现场焊接，因为现场操作受环境影响很大、气温升降和空气潮湿变化等就更容易出现裂纹。
　　正因为深交所抬升裙楼的特殊性，作为第三方检测机构的我们生富检测公司以工程质量为已任，除为委托方提供准确的检测结果的同时，还积极为委托方献计献策，在深交所抬升裙楼的整个加工制作、现场安装、卸架前后的全过程中为委托方提供专业化的具有建设性的建议，可喜的是对于加大磁粉检测的力度等建议得到了委托方的高度重视和全力支持，使得整个深交所抬升裙楼的质量得到了良好的控制，从而最终实现卸架的圆满成功。

5、深交所抬升裙楼磁粉检测的应用实例
　　磁粉检测这种表面缺陷（主要是裂纹）的检测方法在深交所抬升裙楼的整个质量控制过程中起着非常重要的作用，磁粉检测发现了裂纹缺陷使其免于流入后道工序、磁粉检测又促进了施工方对产品质量的改进从而减少了裂纹缺陷的再次出现。磁粉检测贯穿了整个深交所抬升裙楼制作、安装、卸架过程的始终，为深交所抬升裙楼的质量保了架护了航。
　　在深交所抬升裙楼钢结构的施工过程中，磁粉检测主要应用于以下一些过程和方面：
（1）用磁粉检测检查钢板切割面的质量，磁粉检测可以检查出切割面有无裂纹、夹层等缺陷，比如2009年年初对于C板切割面裂纹和夹层的检测（见图2）；

 

图2 C板切割面夹层

　　（2）在二倍板厚加30mm的焊前超声检测过程中如果发现坡口面存在夹层缺陷时，可以用磁粉检测进行辅助判断和验证。比如有次在对制作工厂坡口焊前母材超声检测过程中发现存在有夹层缺陷，最后用磁粉检测发现在坡口面果然存在断续的沿着坡口面长度方向的夹层（见图3）；

图3 磁粉发现缺陷示意图

　　　（3）通过磁粉检测可以发现制作、安装焊缝的表面缺陷，在本工程中采用磁粉检测重点检查了制作厂60mm以上厚板焊缝的表面质量（见图4）、重点检查了安装现场焊缝的表面质量（见图5）；
　　 

图4 MT发现的制作工厂埋弧自动焊端头表面裂纹    图5 MT发现的安装现场手工焊表面裂纹

　　（4）在超声或磁粉检测发现构件（焊缝）存在裂纹后，接着就是对裂纹所在的部位进行修磨或气刨以铲除裂纹，这时就可以用磁粉检测来验证裂纹是否已全部去除干净（如果不采用磁粉检测就不知道裂纹是否已全部铲除，就有可能把裂纹埋进后续的焊缝中，从而给工程质量留下隐患）。当磁粉检测发现没有裂纹后就可以进行补焊了，当磁粉检测没有裂纹后这时还可以用尺量出深度，这就是裂纹的深度，获得了裂纹深度为后续的产品质量分析提供了有利的分析数据（见图6）；

 

图6 用MT确认裂纹是否完全去除并测量出显示裂纹深度

　　（5）在深交所抬升裙楼卸架前根据设计院的要求，还对受力最大的部位进行了磁粉检测，确保了卸架前的焊缝质量（见图7）；

 

图7 卸架前设计院要求的检测的部分焊缝部位

　　（6）在深交所抬升裙楼卸架后，整个抬升裙楼失去了原有的支架，这样结构受力也发生了变化、有的焊缝受力更大，最后我们用磁粉检测抽检了一些影响较大的部位（见图8），确保了抬升裙楼最终质量的完美无缺；

 

 

图8 抬升裙楼卸架后增加的某个MT部位

　　（7）通过第三方磁粉检测发现了裂纹之类危害性缺陷，从而引起各工程参建方对质量更加重视，特别是对施工方促使其不断改进施工（焊接）工艺、不断提高技术水平，从而达到了提高产品质量的目的（最后磁粉检测的一次性合格率达到了99.99%、二次合格率达到了100%），所以说磁粉检测在抬升裙楼钢结构整个施工过程中起到了很好的过程控制的作用，发现缺陷不是目的，而能够引起相关方的重视、改进工艺、提高产品的一次合格率这才是过程控制的目的所在。

小结：
　　钢结构（焊缝）缺陷有表面缺陷和内部缺陷，超声检测通常只能检测内部缺陷，外部缺陷中危害性最大的是裂纹，而裂纹最有效的检测手段就是磁粉检测，所以磁粉检测是钢结构（焊缝）质量控制的重要手段，对于深交所抬升裙楼由于其特殊性磁粉检测更是不可或缺的重要检测手段，磁粉检测在深交所抬升裙楼钢结构质量控制中起了非常重要的作用。
　　正因为目前中国的规范对钢结构（焊缝）是否进行表面的磁粉检测没有作为强制性的条文，也正因为对于有些材料和产品很容易产生裂纹之类危害性缺陷，所以作为独立的第三方检测单位更应该充分注意和分析产品产生裂纹的可能性，并建议有关方面同意实施磁粉检测，以保证产品的内外部质量。