建筑钢结构焊缝无损伤检测的射线检测方法及质量判定标准

建筑钢结构焊缝是结构传力的关键节点，内部缺陷（如未焊透、裂纹、夹渣等）会直接削弱承载能力，威胁结构安全。射线检测作为焊缝无损检测的经典方法，通过射线穿透焊缝后的衰减差异形成直观影像，能精准识别内部缺陷的位置、形状与大小，是保障钢结构工程质量的重要技术手段。本文围绕射线检测的原理、操作流程及质量判定标准展开，为工程实践提供专业指引。

射线检测的基本原理与适用场景

射线检测的核心逻辑基于X射线或γ射线的穿透特性：当射线穿过焊缝时，缺陷区域（如气孔、夹渣）与母材、焊缝金属的密度、厚度存在差异，会导致射线衰减程度不同。这种差异被胶片感光记录后，形成黑白对比的影像——缺陷处因射线穿透量更多，胶片感光更强，呈现深色区域；母材则因衰减大，呈现浅色背景。

该方法主要适用于建筑钢结构中的对接焊缝检测，尤其是壁厚≤80mm的碳素钢、低合金钢对接焊缝。这是因为射线需沿垂直方向穿透焊缝才能清晰显示缺陷，而角焊缝、T形焊缝等非对接焊缝的缺陷方向与射线路径夹角大，检测效果有限，通常需结合超声检测等方法互补。

需要注意的是，射线检测对缺陷的平面位置和形状显示精准，但对深度定位的精度较低（误差约为壁厚的10%），实践中需结合其他手段辅助判断。

射线检测的设备与材料组成

射线检测系统由射线源、检测材料及辅助装置三部分构成。射线源分为两类：X射线机适用于薄壁厚焊缝（≤40mm），优势是辐射可控、开关灵活，适合现场移动检测；γ射线源（如Ir-192、Co-60）则用于厚壁焊缝（≥20mm），穿透力强（Co-60可穿透100mm厚钢），但辐射持续，防护要求更高。

检测材料的核心是射线胶片，需根据焊缝厚度选择感光度——薄焊缝用高感光度胶片（如C1类），减少曝光时间；厚焊缝用低感光度胶片（如C3类），保证影像清晰度。增感屏（常用铅箔，厚度0.02-0.1mm）用于增强胶片感光效果，降低射线剂量；像质计（线型像质计最常见）则是检验影像质量的关键工具，通过观察其最小可见丝径，判断检测灵敏度是否符合标准（如10mm厚焊缝需清晰显示φ0.8mm丝径）。

辅助装置包括铅罩（屏蔽散射线）、暗袋（保护胶片免受光线干扰）、标记笔（标注焊缝编号、部位）等，这些配件直接影响影像的可读性，需严格按规范使用。

射线检测的操作流程要点

第一步是焊缝预处理：需清除焊缝表面及两侧20mm范围内的油污、飞溅、锈蚀和氧化皮，避免这些杂质吸收射线形成“伪缺陷”。若焊缝表面凹凸不平（如余高过大），需用角磨机打磨至粗糙度≤Ra25μm，确保胶片与焊缝贴合紧密。

第二步是布片与定位：将胶片装入暗袋（需确认暗袋无破损），贴紧焊缝背面（或采用“双壁单影法”——适用于直径≤89mm的管焊缝，射线穿透两壁后在单张胶片上成像）。需保证射线中心与焊缝中心重合，胶片边缘超出焊缝两侧各15mm以上，避免漏检。同时，在胶片上用金属标记笔标注“焊缝编号+部位+日期+检测人员”，便于后续追溯。

第三步是曝光参数设置：参数选择需结合焊缝厚度、射线源类型和胶片感光度。以X射线机为例，10mm厚焊缝通常选100-150kV电压、5-10mA电流、10-20秒曝光时间；20mm厚焊缝则需200-250kV电压、15-20mA电流、30-60秒曝光时间。参数需通过“试曝光”验证——影像密度需控制在1.2-4.0（黑白胶片），过高或过低都会影响缺陷识别。

第四步是胶片冲洗：必须在完全黑暗的暗室中进行，步骤依次为显影（20℃环境下5-6分钟，显影液浓度需符合说明书）、停影（用醋酸溶液停影30秒，终止显影反应）、定影（15-20分钟，去除未感光的卤化银）、水洗（30分钟，冲净定影液残留）及干燥（自然晾干或40℃以下低温烘干，避免高温导致胶片变形）。

焊缝质量判定的核心标准框架

建筑钢结构焊缝射线检测的质量判定，主要依据国家标准《金属熔化焊焊接接头射线照相检测方法》（GB/T 3323-2019）。该标准将焊缝质量分为Ⅰ级（最高）、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级（不合格）四个等级，判定逻辑围绕“缺陷类型”与“缺陷尺寸”展开。

首先是缺陷类型的危害性排序：裂纹、未熔合、未焊透属于“致命缺陷”——Ⅰ级焊缝不允许存在任何此类缺陷，Ⅱ级焊缝也严禁出现未熔合和未焊透；气孔、夹渣属于“体积型缺陷”，危害性相对较低，但需满足尺寸限值（如Ⅰ级焊缝中，单个气孔直径≤1.5mm，每100mm焊缝长度内气孔总数≤3个；夹渣长度≤4mm，且间距≥6倍夹渣长度）。

其次是影像质量要求：像质计的最小可见丝径必须符合对应厚度的要求（如8mm厚焊缝需可见φ0.7mm丝径），否则检测结果无效。同时，影像需清晰显示焊缝轮廓、标记和缺陷细节，无灰雾、划痕等干扰。

常见焊缝缺陷的射线影像识别

裂纹：影像表现为“不规则细线条”，边缘尖锐、伴有分支，颜色深黑（因裂纹处密度极低，射线穿透量最大）。裂纹多产生于焊缝根部或热影响区（焊接应力集中部位），是最危险的缺陷——哪怕长度仅几毫米，也可能引发脆断。

未焊透：影像为“连续或断续的深色直线”，位于焊缝中心（对接焊缝的坡口间隙处），宽度均匀（约为焊缝厚度的10%-30%）。未焊透是因焊接电流过小、坡口间隙不足或焊速过快导致，会直接削弱焊缝的有效截面积，Ⅰ、Ⅱ级焊缝均不允许存在。

未熔合：影像为“不规则的深色斑块或线条”，位于焊缝与母材的界面（层间未熔合则在焊缝内部），边缘模糊。未熔合是因焊条角度不当、熔池温度过低导致，危害性仅次于裂纹，Ⅱ级及以上焊缝严禁出现。

气孔：影像为“圆形或椭圆形的深色斑点”，边缘光滑、大小不一（从0.5mm到数毫米不等）。单个小气孔（≤1.5mm）对焊缝强度影响极小，但“密集气孔”（每10mm焊缝内有3个以上）或“链状气孔”（沿焊缝方向连续分布）需判定为Ⅲ级或Ⅳ级。

夹渣：影像为“不规则的块状或条状深色区域”，边缘粗糙、带有棱角（因熔渣的形状不规则）。夹渣多因坡口清理不干净、熔渣未及时浮出导致，尺寸较大的夹渣（如长度＞6mm）会降低焊缝的韧性，需根据等级限值判定。

射线检测中的干扰因素与控制方法

散射线是最常见的干扰——射线穿过工件后会向四周散射，导致胶片出现“灰雾”，降低影像反差。控制方法包括：在胶片背面放置1mm厚铅板（吸收背面散射线）、在射线源与工件之间加铅罩（限制射线范围）、缩小射线场与工件的距离（减少散射角度）。

胶片伪缺陷也是常见问题：划痕（胶片搬运时刮擦）会形成白色线条，指纹（暗室操作时未戴手套）会形成浅色斑点，静电斑（干燥时温度过高）会形成不规则深色区域。预防措施包括：胶片需装入专用盒轻拿轻放，暗室操作戴棉质手套，干燥时用风扇自然吹干。

曝光不足或过度：曝光不足会导致影像“偏淡”，缺陷细节模糊；曝光过度会导致影像“过黑”，母材与缺陷的反差消失。解决方法是通过“试块曝光”确定参数（用与焊缝同厚度的试块测试），或使用“射线剂量计”实时监测射线剂量（确保胶片接收的剂量在标准范围内）。

射线检测的安全防护要求

射线检测人员需佩戴“个人剂量计”（如热释光剂量计或电子剂量计），定期（每月）送检，确保年辐射剂量不超过5mSv（国家标准限值）。操作时需穿“铅衣”（铅当量≥0.5mmPb）、戴铅手套和护目镜，避免直接暴露在射线范围内。

射线设备需安装防护装置：X射线机需安装“遮光器”（控制射线束范围），γ射线源需放入“铅罐”（铅当量≥5mmPb）。工作区域需设置“电离辐射警示标志”，并划定安全距离（X射线机的安全距离≥5m，γ射线源的安全距离≥10m）——检测时人员需站在安全距离外，或使用远程操作装置（如γ射线源的遥控拉绳）。

检测结束后，γ射线源需立即回收至铅罐（避免误操作导致辐射泄漏），X射线机需关闭电源并收起遮光器。此外，检测现场需清理残留的射线材料（如胶片碎片、铅板），避免无关人员接触。