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摘要：随着我国建筑事业的不断发展，钢结构的应用也越来越广泛。面对人们对建筑质量要求的不断提高，钢结构的检测技术日益受到人们的广泛关注。怎样使得钢结构的检测技术得到改良，最大限度的降低检测成本，同时提升钢结构质量，获取最大的经济效益成为我国钢结构产业研究与突破的重要方面之一。本文将对在钢结构检测中漆膜涂层对超声波能量的影响进行阐述，并分析了其技术要点与路线，最后得出研究结果，供参考。
关键词：钢结构；漆膜；超声波；能量；反射量
中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
目前，在我国的建筑行业中，钢构件的理化分析、机械性能分析、残余应力分析、应力应变分析以及无损检测技术等得到了广泛应用。其中，射线检测、超声检测、渗透检测以及磁粉检测等是钢结构无损检测的主要方法，而应用最为普遍的是超声检测。在超声检测中，存在的主要问题是在进行产品自检时，钢结构生产企业一般都是在型材或钢板轧制的表面状态上实施的，完成自检后，企业为了避免钢结构出现腐蚀生锈情况，需要对结构件及时实施漆膜防腐处理。当检测部门在抽检这些钢构件的时候，需要将涂层漆膜清理掉。在检测结束后，为了保持钢结构的完整性，必须对其进行防腐处理。不仅大大浪费了人力、物力及财力，同时漆膜与外界各因素反映容易生产有害物质或气体，对周围环境造成不同程度的污染，施工工期也会受到影响。此外再次防腐处理效果与质量通常都不如第一次好，这对结构件的寿命造成严重的影响。
1、研究内容
假设如果在工件上涂抹油漆层之后进行超声波检测，同时保证检测结果能够符合钢结构质量要求。不仅使得工程进度进一步加快，同时还能节约大量的资源。提高经济效益。本文主要研究两方面内容，分别对漆层的厚度于超声波之间耦合的对应关系的研究以及对带漆检测的可能性及效果的研究和探讨。
2、技术路线与要点
首先理论分析介质层相应的适声规律，然后进行金属试件的制作，制作完成后，在其表面涂上不同厚度的漆膜。通过对不同厚度的漆膜进行声波衰减规律的测试，测试出其对声耦合效果的不同程度的影响。最后再对结构件的带漆检测、毛面检测以及除漆检测进行比较，研究其存在的差异，并找出规律，探讨出带漆检测是否具有可行性。结合工程具体情况与用户反馈信息，确定带漆检测钢结构件是否具有可行性以及推广价值。
2.1不同厚度漆膜的声衰减规律
在钢结构工件表层涂上不同厚度的防腐漆膜后，必须先通过防腐层后才能进行超声波检测。如图一所示。
图一声波通过漆层进入工件示意图
(1)式是垂直入射纵波单频简谐信号时产生的声透射系数的表达式。在此公式中，Z1表示探头保护膜的特征声阻抗，Z2表示防腐层特征声阻抗，Z3表示结构件的特征声阻抗。代表防腐层声速的是C2，f表示频率，w表示超声波的圆频率，表示防腐层厚度发为d。
由公式(1)可看出，当声波从介质层1进入到介质层2最后到工件3时，各种介质的相关特征声阻抗影响着透射系数大小，同时透射系数也会受到中间层声速、厚度以及其声波的频率的影响。由于在超声波检测钢结构时采用的是宽频带脉冲横波，同时进行倾斜入射，因此很难用这种一般的解析式计算出实际的透射系数，只有通过实际测试才能得出准确值。
2．2漆膜厚度与人工反射体之间的回波高度关系
回波高度是在出现缺陷信号时，产生探伤仪相应的灵敏度余量，为了将漆膜厚度与反射波之间的关系实测出来，制定了适量的人工试块，且试块各有差异。在人工试块上涂上了不同厚度漆膜，并将漆膜厚度保持在规定的范围内。采用涂层测厚仪测出各自的漆层厚度。然后测试超声回波高度，在此过程中，应保持基准波高度是满刻度的百分之八十。耦合剂采用化学浆糊，400毫米、40毫米、25毫米分别是试样的长、宽、高相应的尺寸大小。分别编制了1至9个序号。对每个序号的的涂层厚度、回波高度、漆层厚度及厚度差、回波高度与高度差、衰减系数以及人工反射体的尺寸进行分析。其中，漆层厚度最厚为326μm，最薄厚度为62.8μm。
表一回波高度与漆膜厚度的对应关系、漆层厚度与回波高度对应关系
通过试样测试与分析发现，1至5序号试样中，各个试样的回波高度差都在1.1dB至2.8dB范围内，平均值为2.02dB。而6至9序号试样的漆层厚度与前5个试样相差不大，但是其回波高度差差异较大，范围在7.4dB至9.1dB之间，平均是8.45dB.其衰减系数也比前5个试样的衰减系数高得多。因而对其原因进行了分析。
由于试样是先喷砂然后上的漆，在喷砂阶段，容易引起试样表面出现凹凸不平的情况。在对前5个试样喷漆过程中，先喷涂了较薄的油漆，且没有将喷砂表面完全填平，对工件与声波之间的耦合关系造成一定的影响。说明前5个试样回波高度受到漆层厚度与喷砂引起的表面平度的双面影响。而在后面4个试样中，其漆层厚度较厚，并且填平了所以喷砂表面不平的地方。其回波高度只反映了漆层厚度影响声波的衰减情况。
2.3喷砂喷漆对回波影响的总和分析
通过采取RB-1标准试块的对比实验，充分证实了喷砂是影响声耦合的重要因素。实验结果见表二。
表二RB-l标准试块喷砂前后声耦合效果比较
在对试块进行喷砂之后，其表面会变得粗糙，通过表一喷砂前后的相应比较发现，其喷砂导致的回波损失保持在2.4dB至3.2dB范围内。在表一中，是先喷砂再进行的喷漆，由于喷砂引起试块表面凹凸不平状态是随机的，在不同位置其漆层厚度也是随机的，所以表一中回波损失的差值是符合要求的。在喷砂前，标准试块的表面是光滑的，喷漆后其耦合损失在5dB至6dB之间，可得出喷砂对声耦合产生重要的影响。
2.4钢结构件的声耦合试验
此试验是在前面试验与分析的基础之上采取的进一步试验证明。本次实验主要考虑了在焊接钢结构后检测的试块必须是没有喷砂或喷漆的。监测部门在超声检测时要清除漆层，验收合格后需要重新对结构件实施防腐处理。为了让实验结果更为准确，更具真实性，采用了对接焊缝的钢结构，各个喷砂、喷漆等环节尽量与实际的施工条件相符合，其漆层厚度保持在125μm至150μm范圍内。在耦合情况下对除漆检测、毛面检测以及带漆检测三者之间的差异进行比较，测试结果见表三。
表三面检测、带漆检测和除漆检测的数据比较
通过对表二全面分析和总结，可得出以下结论，采用此实验进行带漆检测具有可行性。要使得监检结果的准确可靠性进一步提高，可在带漆检测时增加适当的补偿量。如果出现临界状缺陷情况时，为了让检测更具有权威性以及检测结果更具真实性，需要在缺陷位置进行局部清除油漆，然后重新检测。
3、结束语
通过实验证明带漆检测方法适用于钢结构的超声波检测。正确采用此方法，不仅大大提高了工作效率，节省了大量的人力、物力以及财力，同时降低了对环境了污染，保证检测质量。因此，在正式进行钢结构带漆超声波检测之前，应结合工程具体情况，做好试样试验。通过监检部门检测后，正式施工时应注意其漆层厚度是否达到标准要求，掌握漆层厚度与声耦合效果之间的关系，严格控制好漆层厚度，确保工程质量。
参考文献：
[1]韩东颖,周国强,李子丰,时培明,基于振动测试参数的井架钢结构极限承载力预测[J].振动与冲击,2011(1).
[2]华奕,丁瑞平,汪雪风,朱春华,常伟,粉房湾长江大桥超声波冲击的研究和应用[J].施工技术,2012(11).
[3]慕容贺阳,某建筑钢结构焊缝超声波检测相关技术要点分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2012(13).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：钢结构；漆膜；超声波；能量；反射量
中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
目前，在我国的建筑行业中，钢构件的理化分析、机械性能分析、残余应力分析、应力应变分析以及无损检测技术等得到了广泛应用。其中，射线检测、超声检测、渗透检测以及磁粉检测等是钢结构无损检测的主要方法，而应用最为普遍的是超声检测。在超声检测中，存在的主要问题是在进行产品自检时，钢结构生产企业一般都是在型材或钢板轧制的表面状态上实施的，完成自检后，企业为了避免钢结构出现腐蚀生锈情况，需要对结构件及时实施漆膜防腐处理。当检测部门在抽检这些钢构件的时候，需要将涂层漆膜清理掉。在检测结束后，为了保持钢结构的完整性，必须对其进行防腐处理。不仅大大浪费了人力、物力及财力，同时漆膜与外界各因素反映容易生产有害物质或气体，对周围环境造成不同程度的污染，施工工期也会受到影响。此外再次防腐处理效果与质量通常都不如第一次好，这对结构件的寿命造成严重的影响。
1、研究内容
假设如果在工件上涂抹油漆层之后进行超声波检测，同时保证检测结果能够符合钢结构质量要求。不仅使得工程进度进一步加快，同时还能节约大量的资源。提高经济效益。本文主要研究两方面内容，分别对漆层的厚度于超声波之间耦合的对应关系的研究以及对带漆检测的可能性及效果的研究和探讨。
2、技术路线与要点
首先理论分析介质层相应的适声规律，然后进行金属试件的制作，制作完成后，在其表面涂上不同厚度的漆膜。通过对不同厚度的漆膜进行声波衰减规律的测试，测试出其对声耦合效果的不同程度的影响。最后再对结构件的带漆检测、毛面检测以及除漆检测进行比较，研究其存在的差异，并找出规律，探讨出带漆检测是否具有可行性。结合工程具体情况与用户反馈信息，确定带漆检测钢结构件是否具有可行性以及推广价值。
2.1不同厚度漆膜的声衰减规律
在钢结构工件表层涂上不同厚度的防腐漆膜后，必须先通过防腐层后才能进行超声波检测。如图一所示。
图一声波通过漆层进入工件示意图
(1)式是垂直入射纵波单频简谐信号时产生的声透射系数的表达式。在此公式中，Z1表示探头保护膜的特征声阻抗，Z2表示防腐层特征声阻抗，Z3表示结构件的特征声阻抗。代表防腐层声速的是C2，f表示频率，w表示超声波的圆频率，表示防腐层厚度发为d。
由公式(1)可看出，当声波从介质层1进入到介质层2最后到工件3时，各种介质的相关特征声阻抗影响着透射系数大小，同时透射系数也会受到中间层声速、厚度以及其声波的频率的影响。由于在超声波检测钢结构时采用的是宽频带脉冲横波，同时进行倾斜入射，因此很难用这种一般的解析式计算出实际的透射系数，只有通过实际测试才能得出准确值。
2．2漆膜厚度与人工反射体之间的回波高度关系
回波高度是在出现缺陷信号时，产生探伤仪相应的灵敏度余量，为了将漆膜厚度与反射波之间的关系实测出来，制定了适量的人工试块，且试块各有差异。在人工试块上涂上了不同厚度漆膜，并将漆膜厚度保持在规定的范围内。采用涂层测厚仪测出各自的漆层厚度。然后测试超声回波高度，在此过程中，应保持基准波高度是满刻度的百分之八十。耦合剂采用化学浆糊，400毫米、40毫米、25毫米分别是试样的长、宽、高相应的尺寸大小。分别编制了1至9个序号。对每个序号的的涂层厚度、回波高度、漆层厚度及厚度差、回波高度与高度差、衰减系数以及人工反射体的尺寸进行分析。其中，漆层厚度最厚为326μm，最薄厚度为62.8μm。
表一回波高度与漆膜厚度的对应关系、漆层厚度与回波高度对应关系
通过试样测试与分析发现，1至5序号试样中，各个试样的回波高度差都在1.1dB至2.8dB范围内，平均值为2.02dB。而6至9序号试样的漆层厚度与前5个试样相差不大，但是其回波高度差差异较大，范围在7.4dB至9.1dB之间，平均是8.45dB.其衰减系数也比前5个试样的衰减系数高得多。因而对其原因进行了分析。
由于试样是先喷砂然后上的漆，在喷砂阶段，容易引起试样表面出现凹凸不平的情况。在对前5个试样喷漆过程中，先喷涂了较薄的油漆，且没有将喷砂表面完全填平，对工件与声波之间的耦合关系造成一定的影响。说明前5个试样回波高度受到漆层厚度与喷砂引起的表面平度的双面影响。而在后面4个试样中，其漆层厚度较厚，并且填平了所以喷砂表面不平的地方。其回波高度只反映了漆层厚度影响声波的衰减情况。
2.3喷砂喷漆对回波影响的总和分析
通过采取RB-1标准试块的对比实验，充分证实了喷砂是影响声耦合的重要因素。实验结果见表二。
表二RB-l标准试块喷砂前后声耦合效果比较
在对试块进行喷砂之后，其表面会变得粗糙，通过表一喷砂前后的相应比较发现，其喷砂导致的回波损失保持在2.4dB至3.2dB范围内。在表一中，是先喷砂再进行的喷漆，由于喷砂引起试块表面凹凸不平状态是随机的，在不同位置其漆层厚度也是随机的，所以表一中回波损失的差值是符合要求的。在喷砂前，标准试块的表面是光滑的，喷漆后其耦合损失在5dB至6dB之间，可得出喷砂对声耦合产生重要的影响。
2.4钢结构件的声耦合试验
此试验是在前面试验与分析的基础之上采取的进一步试验证明。本次实验主要考虑了在焊接钢结构后检测的试块必须是没有喷砂或喷漆的。监测部门在超声检测时要清除漆层，验收合格后需要重新对结构件实施防腐处理。为了让实验结果更为准确，更具真实性，采用了对接焊缝的钢结构，各个喷砂、喷漆等环节尽量与实际的施工条件相符合，其漆层厚度保持在125μm至150μm范圍内。在耦合情况下对除漆检测、毛面检测以及带漆检测三者之间的差异进行比较，测试结果见表三。
表三面检测、带漆检测和除漆检测的数据比较
通过对表二全面分析和总结，可得出以下结论，采用此实验进行带漆检测具有可行性。要使得监检结果的准确可靠性进一步提高，可在带漆检测时增加适当的补偿量。如果出现临界状缺陷情况时，为了让检测更具有权威性以及检测结果更具真实性，需要在缺陷位置进行局部清除油漆，然后重新检测。
3、结束语
通过实验证明带漆检测方法适用于钢结构的超声波检测。正确采用此方法，不仅大大提高了工作效率，节省了大量的人力、物力以及财力，同时降低了对环境了污染，保证检测质量。因此，在正式进行钢结构带漆超声波检测之前，应结合工程具体情况，做好试样试验。通过监检部门检测后，正式施工时应注意其漆层厚度是否达到标准要求，掌握漆层厚度与声耦合效果之间的关系，严格控制好漆层厚度，确保工程质量。
参考文献：
[1]韩东颖,周国强,李子丰,时培明,基于振动测试参数的井架钢结构极限承载力预测[J].振动与冲击,2011(1).
[2]华奕,丁瑞平,汪雪风,朱春华,常伟,粉房湾长江大桥超声波冲击的研究和应用[J].施工技术,2012(11).
[3]慕容贺阳,某建筑钢结构焊缝超声波检测相关技术要点分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2012(13).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。