钢结构工程焊缝质量的无损检测技术应用与评价标准

1 引言

钢结构凭借强度高、工业化程度高、可循环利用等优势，在通信高耸塔桅、楼面基站钢抱杆等领域应用日益广泛。焊接作为钢结构连接的主要工艺，其焊缝质量直接影响结构承载能力与服役寿命。传统人工目视检测仅能识别表面宏观缺陷，无法满足深层质量控制需求，因此无损检测技术成为钢结构工程质量管控的核心环节。

无损检测技术通过利用材料物理特性差异，在不损伤构件的前提下实现缺陷检测与质量评价，已形成多技术协同的检测体系。近年来，随着人工智能、物联网等技术的渗透，无损检测正从“离线检测”向“在线监测”、从“人工判读”向“智能识别”转型。本文围绕无损检测技术应用与评价标准两大核心，结合工程实践展开研究，为钢结构工程质量提升提供理论支撑与实践指导。

2 钢结构焊缝无损检测技术体系与应用特性

2.1 传统无损检测技术原理与应用

超声波检测（UT）基于超声波在介质中传播的反射、折射原理，通过探头发射频率为 0.5-10MHz 的超声波，接收缺陷反射回波信号并转化为电信号，实现缺陷定位、定性与定量。该技术对平面缺陷灵敏度高，检测深度可达数米，且设备便携、检测成本低，广泛应用于厚板对接焊缝检测。根据GB/T11345-2023《钢结构焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》，检测时需根据焊缝形式选择直射法或斜射法，采用 DAC 曲线法评定缺陷大小。实际工程中，水浸超声检测技术可提高大型构件检测效率，较传统接触式检测效率提升3 倍以上。

射线检测（RT）利用 X 射线或γ射线的穿透衰减特性，通过胶片感光或数字成像形成焊缝影像，缺陷区域因射线衰减差异呈现黑度异常。该技术对体积型缺陷（如气孔、夹渣）识别能力强，检测结果直观且可永久保存，适用于压力容器、管道环焊缝检测。但射线检测对平面缺陷灵敏度低，且存在辐射安全风险，检测时需设置安全警戒区，人员需佩戴个人剂量计。在密闭空间检测中，数字射线检测（DR）替代传统胶片检测，实现检测结果实时显示，检测效率提升 50% 以上。

2.2 新兴无损检测技术发展与应用

红外热成像检测（IRT）通过检测焊缝表面温度场分布，识别内部缺陷导致的热传导异常。该技术可实现大面积快速扫描，检测效率高，且可实现非接触式在线检测，适用于大型钢结构构件的整体质量筛查。主动式红外热成像通过外部热源（如卤素灯、激光）加热焊缝，缺陷区域因热阻差异形成温度异常区，较被动式红外检测灵敏度更高，可检出深度达 10mm 的内部缺陷。在钢结构塔桅维护中，红外热成像技术可快速检测塔柱节点钢结构焊缝的腐蚀缺陷。

太赫兹成像检测（THz）利用 0.1-10THz 频段的电磁波，其波长介于微波与红外之间，兼具穿透性与成像分辨率高的特点，可检测非金属材料与金属材料界面的缺陷，如涂层下焊缝裂纹、分层等。太赫兹成像空间分辨率可达 50μm ，适用于精密钢结构构件检测，但设备成本较高，目前主要应用于航空航天领域。

3D 超声扫描检测通过机械扫描装置结合相控阵技术，生成焊缝三维缺陷图像，实现缺陷的三维定位与尺寸测量，定位精度可达 0.1mm ，为焊缝质量评价提供更精准的数据支撑。该技术已应用于核电设备主管道焊缝检测。

3 焊缝质量评价标准体系与实践应用

3.1 国内外评价标准体系核心内容

我国钢结构焊缝质量评价标准以国家标准为核心，行业标准、地方标准为补充。GB/T11345-2023 是超声波检测的核心标准，将焊缝质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。GB50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》规定了不同结构类型焊缝的质量等级要求，如高层建筑钢结构主构件对接焊缝需达到Ⅰ级，次要构件角焊缝可采用Ⅱ级或Ⅲ级。行业标准中，JT/T722-2023《公路钢结构桥梁制造和安装规范》针对桥梁钢结构焊缝，细化了不同部位焊缝的检测比例与验收标准，如主桁梁对接焊缝检测比例不低于

100% ，执行Ⅰ级标准。

国际标准体系中，美国AWSD1.1/D1.1M-2020《钢结构焊接规范》采用基于风险的分级模式，将焊缝质量分为 A、B、C、D 四个等级，重点关注缺陷对结构承载能力的影响，对承受疲劳荷载的焊缝要求更严格，明确规定裂纹为不允许缺陷。国际标准化组织 ISO17636-1:2022《焊缝无损检测射线检测第 1 部分：钢、镍、钛及其合金熔焊接头》与 ISO17636-2:2022《超声波检测》统一了国际通用的检测方法与评级标准，促进了检测结果的国际互认。

3.2 国内外标准差异对比分析

在缺陷评定逻辑上，我国 GB/T11345 以缺陷回波幅度和指示长度为核心指标，采用固定阈值评定等级，操作简便但灵活性不足；AWSD1.1 则结合缺陷类型、位置、结构受力状态综合评定，如位于受拉区的焊缝缺陷验收标准严于受压区，更符合结构安全实际需求。EN 标准通过缺陷尺寸与板厚的比例关系（如缺陷深度不超过板厚的 10% ）确定等级，适用于不同厚度构件的统一评定。

在检测比例规定上，我国 GB50205 明确规定了不同质量等级焊缝的最小检测比例；AWSD1.1 则允许根据结构重要性、焊接工艺成熟度调整检测比例，采用“基于性能的检测”模式，更具经济性。在新兴技术适配性上，我国GB/T11345-2023 虽新增相控阵检测相关内容，但尚未形成完善的评级体系，新兴技术标准滞后于技术应用。

3.3 工程实践中的标准应用与创新

在大型桥梁工程中，主受力构件焊缝通常采用“双标准”控制，即同时满足我国 GB标准与国际 AWS 标准。如沪苏通长江公铁大桥主桁梁对接焊缝，采用 UT+RT 联合检测，既执行 GB/T11345 的Ⅰ级标准，又满足 AWSD1.1 对疲劳焊缝的特殊要求，检测时采用相控阵超声检测技术，实现缺陷的精准定位与定量。

在高层建筑钢结构中，梁柱节点焊缝形式复杂，传统检测技术存在盲区，工程中创新采用“超声波相控阵+磁粉检测”组合工艺，参考 GB50205 与 JGJ255-2012《钢结构工程施工规范》，制定专项验收标准，明确节点焊缝的检测区域与缺陷限值，确保节点连接安全。

为解决标准执行中的主观性问题，工程中逐步推广智能化评定系统。该系统通过AI 算法自动识别超声、射线检测图像中的缺陷，基于预设标准自动评定等级，检测效率较人工评定提升 4 倍以上，误判率降低至 3% 以下。如中国建筑科学研究院开发的“钢结构焊缝智能检测评定系统”，已在多个高耸钢塔桅项目中应用，实现了检测数据的自动化分析与报告生成。

结论

钢结构焊缝无损检测技术已形成“传统技术为主、新兴技术为辅”的多层次技术体系，超声波检测、射线检测等传统技术在工程中广泛应用，超声相控阵、太赫兹成像等新兴技术逐步解决复杂构件检测难题；评价标准体系日趋完善，但国内外标准衔接、标准与技术发展适配等问题仍需解决。未来通过技术创新与体系完善，持续提升钢结构焊缝无损检测水平，为钢结构工程高质量发展提供保障。

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