輸電鐵塔損傷改該怎么檢測

    隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和綜合國力的增強，土木工程結(jié)構也向大型化、復雜化發(fā)展，例如大型海洋平臺、高聳建筑、大跨度橋梁、特高壓鐵塔等新型復雜結(jié)構的出現(xiàn)，對于保證它們的可靠性就顯得非常重要。這些大型結(jié)構使用期長達幾十年、甚至上百年，環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長期效應、疲勞效應與突變效應等災害因素的禍合作用將不可避免地導致結(jié)構和系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減，從而抵抗自然災害、甚至正常環(huán)境作用的能力下降，極端情況下引發(fā)災難性的突發(fā)事故。隨著傳感技術和計算機信息采集和處理技術的發(fā)展，近年來，采用結(jié)構健康監(jiān)測技術對重大工程結(jié)構的工作狀況進行長期監(jiān)測的必要性和有效性逐步得到土木工程界的認同，許多進入服役中晚期和新建的重大工程結(jié)構采用了有效的健康監(jiān)測系統(tǒng)進行損傷定位和安全狀況評估，從而為及時采取修復和損傷控制措施提供科學決策依據(jù)。

由于地震、火災、咫風、冰雪等自然災害或長期疲勞、腐蝕的作用等原因而使結(jié)構產(chǎn)生不同程度的損傷和破壞，對工程結(jié)構的健康狀況進行監(jiān)測、診斷是進行日常維護、管理以及維修、加固的基礎。近年來，對重大土木工程結(jié)構的健康狀況展開研究不僅是歐美國家也是我國正在重點研究的課題。1965年以來我國各地相繼發(fā)生的幾次大地震以及2008年特大暴風雪，使土木工程界認識到，對于已有高聳建筑物的抗震和抗極端天氣性能需要重新認識和評估，此外由于生產(chǎn)工藝的變更和改革，使用條件的變化以及荷載標準的提高也要求重新評定結(jié)構的健康狀況。

輸電線路基礎設施系統(tǒng)的檢測與診斷，對于保障人民生命財產(chǎn)安全意義重大。由于它們尺寸巨大，并且時刻都暴露在惡劣環(huán)境之中，易受自然災害的影響，結(jié)構損傷檢測需要耗費大量人力財力。而智能結(jié)構健康監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測與預報，節(jié)約了損傷檢測與維護費用，自動化測量，保障了測量的可靠性；停工減少與可靠性增加，保障了橋梁結(jié)構的運營效率，大大降低了運營費用。大量事實證明，長時間使用或災后造成的結(jié)構內(nèi)部損傷很難發(fā)現(xiàn)，如果采用特定的結(jié)構損傷檢測技術，及時報告結(jié)構損傷狀況，對整個社會帶來的利益是巨大的，也能夠為災后維修與重建提供科學的數(shù)據(jù)。國際上發(fā)達國家基本建設分為三個階段：第一階段為大規(guī)模新建；第二階段為新建與維修改造并重；第三階段重點逐漸轉(zhuǎn)向舊建筑的維修改造。我國已開始步入基本建設重點轉(zhuǎn)向舊建筑物維修改造的第三階段。而要確定哪些建筑物需要進行加固、維修或是重建，并制定出最優(yōu)加固方案和維修策略，則必須正確地診斷評估這些房屋建筑的破損狀態(tài)，預側(cè)下一個目標使用年限內(nèi)結(jié)構的可靠度，這有著重大的社會效益和經(jīng)濟效益。

  目前較為成熟的裂紋無損檢測技術有超聲波檢測、磁粉探傷檢測、射線檢測、渦流檢測、滲透檢測、聲發(fā)射技術以及視覺技術等，其中視覺技術只能檢測表層裂紋，上述其他檢測技術從理論上來說都可以檢測構件的表層和深層裂紋，但由于其各自操作規(guī)程的特殊性以及對檢測對象的具體要求，在實際使用中都會受到測試條件、測試場合、對象結(jié)構、表面質(zhì)量狀況等的限制，使得以上方法在實際中并不能通用。尤其是對在役鐵塔的裂紋檢測時需要進行高空作業(yè)，要求檢測技術要盡量簡便，設備便于攜帶、易于操作、對工況的要求要低。下面分別介紹幾種檢測方式。

超聲波檢測

超聲波檢測是利用超聲波的良好的方向性，釋放超聲波能束十分集中，同時在大多數(shù)不同介質(zhì)的界面上能夠產(chǎn)生消耗聲波比例較小的反射效果、折射效果等，也十分方便的實現(xiàn)對超聲波形的轉(zhuǎn)換；對于輸電鐵塔的金屬結(jié)構，超聲波檢測基本可以實現(xiàn)全部反射，并實現(xiàn)發(fā)射超聲波信號的良好接收，超聲波檢測儀器的探頭接收到反射的超聲波信號時，信號經(jīng)過儀器內(nèi)部處理就會顯示在輸出屏幕上，而顯示在屏幕上的是被測物體的相關缺陷的顯示波形以及實際數(shù)據(jù)，依靠上述輸出的波形和數(shù)據(jù)就可以很容易的分析出被測物體損傷的具體情況，包括損傷的具體位置，損傷的形狀以及深度情況。超聲波檢測對平整型結(jié)構的損傷檢測，裂紋檢測，夾層檢測的效果較好，靈敏度較高；但對于工況較為復雜，被檢測構件形狀較為不規(guī)則且光潔度較差的構件，檢測效果較差；同時在檢測時，需要添加與之配套的耦合劑，用來填充超聲波探頭與被測構件之間的間隙，進而實現(xiàn)超聲波的聲耦合作用以及對構件內(nèi)部裂紋的良好的檢測目的。

磁粉探傷檢測

磁粉探傷是利用磁化效應原理實現(xiàn)其損傷檢測的，當被檢測構件處于強磁場中，其就會受到磁感應力作用，如果構件上面存在裂紋缺陷以及其他缺陷時，就會對磁感應力產(chǎn)生極大的阻力，進而使磁感應力在其附近形成漏磁反應。使用磁粉探傷檢測時，將磁粉(當前絕大部分設備使用帶有強磁性的氧化鐵磁粉)均勻的涂抹到被檢測構件上，此時含有裂紋缺陷的構件就會吸收一部分磁粉，形成一定的特殊痕跡，再利用磁粉檢測裝置進行檢測就可以得到詳細的缺陷信息。磁粉探傷檢測根據(jù)其特殊的檢測模式可以看出該檢測只適用在對磁性作用力有響應的構件上，同時該檢測只能檢測出損傷構件的損傷形狀以及裂紋長度，對于裂紋深度不能予以顯示；同時，對于受磁力影響較大的被檢測構件在檢測之后需要進行相關清理工作，因此不適用與在高空中對輸電鐵塔進行檢測。

渦流檢測

    渦流檢測就是利用電磁感應相關原理，即用電流沖擊被測構件(金屬類)時，所施加的正弦波會在被測構件附近產(chǎn)生電磁感應，該電磁感應電流是以沖擊點為中心呈同心圓分布的，故稱之為渦流，該渦流存在電阻損耗并產(chǎn)生響應磁通，當探頭線圈在被測構件表面進行探測時，如果構件存在缺陷(尺寸缺陷，裂紋損傷等)，其所產(chǎn)生的響應磁通就會產(chǎn)生不規(guī)則變化，造成探頭線圈的阻抗也隨之改變，進而顯示構件的缺陷方式。渦流檢測屬于非接觸式檢測，能夠較好的實現(xiàn)對被測金屬構件表面是否存在缺陷裂紋等的檢測。

滲透檢測

滲透檢測是利用液體對固體的滲透現(xiàn)象而實現(xiàn)的檢測方式，當液體與固體接觸時，由于兩種物體不同的特性，液體會沿著固體內(nèi)部的毛細構造進入到固體內(nèi)部并將其濕潤；使用滲透檢測時，用相關溶液濕潤并滲透被檢測構件中，再清理掉多余的溶液，并用顯像溶劑涂抹在被檢測處，該溶劑作用是將滲透到被檢測構件中的溶液吸取出來，并把被檢測構件的缺陷情況在顯像溶劑中以特殊的顏色顯示出來。滲透檢測具有簡單、經(jīng)濟、實用以及直觀的特點，對大型被測構件以及不規(guī)則構件的檢測十分便捷；但是也存在一定的缺點，就是只能對構件的表面進行檢測，操作較為復雜。

射線檢測

射線檢測就是利用穿透性強的射線對構件實現(xiàn)檢測，一般采用x射線或者Y射線對被測構件進行照射，在被測構件對面?zhèn)确胖恋灼�，射線經(jīng)過被測構件后會在底片處成像，經(jīng)過內(nèi)部操作后會顯示出被測構件的缺陷情況。射線檢測的檢測效果較好，但是其造價較高且不適用與高空檢測。

聲發(fā)射檢測

    聲發(fā)射檢測是利用激勵被測構件內(nèi)部釋放能量波而實現(xiàn)檢測的，對被測構件進行加載，構件材料內(nèi)部會迅速釋放出彈性能量波，該彈性能量波可以被傳感器檢測并顯示出被測構件的缺陷情況，一旦存在缺陷就會隨之進行定位，該檢測方式對技術人員要求較高，嚴重依賴經(jīng)驗、相關理論知識以及相關試驗的配合，操作性負復雜，不適用輸電鐵塔的損傷檢測。

    綜上所述，對于在役輸電鐵塔的裂紋檢測從理論上而言，超聲波檢測、磁粉探傷檢測、射線檢測、渦流檢測、滲透檢測、聲發(fā)射技術檢測等上述六種方法都可行，但磁粉探傷與射線檢測工序繁雜，效率較低，無法在空中一次性完成檢測任務，予以放棄；聲發(fā)射檢測需對鐵塔進行激勵且對工作人員技術要求很高，使用受限，予以放棄；渦流檢測對表面裂紋檢測具備一定的優(yōu)勢，但對內(nèi)部裂紋檢測效果較差，予以放棄。經(jīng)實驗驗證，超聲探傷對塔材裂紋檢測效果較好。