作者：黃建明

什麼是「看圖斷癥」?

在NDT檢測工作中我發(fā)現(xiàn)用“圖”說話更勝一籌?？磮D斷癥就像看圖識字一樣，一目了然地看出問題所在，特別是在役檢測時更能表達實際情況，它可以提供最豐富和最準確的資料。這個“圖”包括：圖片，圖紙，影片和實物斷口等。    

我的檢測三步曲(1、2、3)：

1. 用「圖」先看圖斷癥分折判斷問題(裂紋)的所在位置；

2. 再用作「圖」法選擇最佳的NDT方法和制定檢測程序，然后按程序進行NDT檢測，從而找出問題；

3. 最后用「圖」示法提出改善/解決問題的方法/建議。

看圖斷癥

案例9

故事簡介

1987年某日，位于香港的一座正在興建中的高樓大樓，發(fā)生四級大火，連續(xù)燒了六小時。由于大火在樓高47層位置，消防車的云梯無法到達(只能到達38層)，只好動用當時香港皇家空軍直升機協(xié)助在上空投水彈灌救，成為香港一大新聞。      

建筑用的塔式起重機(Tower Crane)正置身于大火之中，情況非常嚴重……。 建筑公司的李先生打電話給我說，在頂樓上的一部天秤(塔式起重機)在大火中燒了六個小時，不知是否有損壞，現(xiàn)在正準備將它其中被燒過的框架柱梁(Mast)拆卸下來，更換新的框架柱梁(Mast)上去，但是又擔心天秤的框架結構有嚴重的燒傷疲勞損壞問題，怕在拆卸時發(fā)生意外，問我有什么方法可以證實材料的破壞程度，即最終目的–是否可以拆卸更換。    

我說：「我不是做失效分析的，也不是材料力學專家，我不懂亦不會做?！?「哪你有沒有相熟的人會做呢？」他說。    

我突然想到城市理工學院，即現(xiàn)時香港城市大學有位教授，他是這方面的專家，故我馬上打電話給他，可是電話只接駁到留言信箱，原來他出差英國不在香港，所以我告訴李先生我沒有辦法了。      

他說：「時間相當緊迫，請盡快幫我解決！因為警方在樓下封路，停一天就罰款 10 萬元??！請您幫我想想辦法 ……?！?/span>

各位NDT同仁當您遇到這個情況時您會怎么辦?

看完這幾張圖片后您會怎么辦?

您有什么辦法能幫他解決問題?

我們知道通常最可靠的方法是做機械性能測試和化學分析，直接在被燒過的結構處取樣做試驗。但是在這種情況直接取樣是很危險的，萬一所取位置出錯，將隨時會發(fā)生意外倒塌；如果取樣不準確，也難保全面證實材料結構問題，現(xiàn)場環(huán)境以及時間上也不可能這樣做。故我們只有從最簡單和比較有效的方法去解問題。 

在詳細分析后，我提出了四個無損檢測(NDT)方法：

1. 外觀目視檢測 Visual Inspection 

2. 硬度測試 Hardness Test 

3. 磁粉探傷 Magnetic Particle Inspection 

4. 超聲波檢測 Ultrasonic Test

1.1 外觀檢測：由一位有經驗的檢驗員，帶備單鏡反光相機和低倍數(shù)放大鏡 (25 倍 / 直徑 50mm)，到現(xiàn)場詳細地觀察。首先由整體結構來看，用眼睛看和再用手動對焦的相機遠距離看天秤是否有明顯的彎曲變形，因天秤本身的長吊臂和負擔著平衡塊，也有十幾噸重，如果大火的溫度把天秤的支架燒得發(fā)紅時，它肯定是會彎曲的。 

1.2 . 在沒有明顯的結構變形后再靠近天秤做近距離檢查，看被火燒過的位置外皮顏色， 特別是多焊縫的接頭位置，因為焊接過的位置多數(shù)有殘馀應力，當再次受到破壞時也是更容易產生裂紋的位置。

1.3 再看天秤周圍的環(huán)境及其他材料構件的損壞程度，例如電纜線等等，附近是否有大量可燃燒的材料，例如：木材、發(fā)泡膠、橡膠、油渣等等。

我們在走上大樓時看見在 47 樓下有一層的混凝土地板給大火燒穿了一個大洞，鋼筋就像被拉長了的橡皮筋一樣，一條條地懸掛在穿洞位置，附近還有很多木板和發(fā)泡膠等可燃燒的建筑廢料，工人把這些建筑廢料集中堆積，正準備下樓運走，事后調查可能是有工人留下煙蒂造成火災，可以肯定是這些材料把混凝土的樓板給燒穿的。

硬度測試：硬度測試可以給我們提供一個有用的參考數(shù)值。我們查到天秤所用的材料是 BS4360–50C，它的正常硬度值是在 HV150-250 范圍。然后到現(xiàn)場分別在被燒得最嚴重的位置與完全沒有燒過的位置做測試，比較它們的硬度值后就可知道是否有問題。 

因為溫度的變化會直接影響到硬度的變化，而硬度也能反映出材料的一些機械性能。大火發(fā)生時天秤置身于熊熊大火中，溫度是相當高的，但是誰也不知道準確的溫度，我們知道鋼的材料溫度達到某一臨界溫度時(大約600-750℃)，這時用水突然澆下其硬度肯定會高很多，而它的機械性能會變得硬和脆。

從報紙和電視上我們看到當大火燃燒時直升機在上空不斷地投放水彈救火，大火如果將鋼結構件燒紅時(大約600-750℃)又突然遇水冷卻，這就相當于成淬火狀態(tài)，而且是有鹽份的海水，其金屬硬度一定會很高；當硬度高出某一數(shù)值時，材料將發(fā)生疲勞，也就是說容易發(fā)生脆性斷裂，若在這個時候貿然拆卸天秤將是很容易發(fā)生意外的。 

故我認為測試硬度是一個有效的方法，有資料作參考再作簡單比較就能解決問題。 

1. 首先查出原材料 BS4360-50C的角鋼焊接成的框架柱樑材質硬度值在HV150-250 范圍； 

2. 在被火燒得最嚴重的位置測試硬度； 

3. 在完全沒有被火燒過的位置測試硬度。

將三者進行比較后就知道是否有變化。我採用便攜式的超聲波硬度測試儀，分別在被火燒得最嚴重的位置以及上下完全沒有被火燒的位置測試硬度，最后測出的結果顯示都在HV195-230正常范圍沒有明顯的差異。

再看四周的環(huán)境，天秤本身結構沒有什麼可以燃燒的材料，而且四周只有幾塊 1/2”厚的木板燃燒，可以清清楚楚地看到天秤只是在靠近木板附近的位置，表面油漆被燒掉，其他位置完整無損。

幾塊木板的燃燒能量是不足以將鋼燒至600℃以上的。我們還清楚地看見直徑大約20mm的銅質電纜只是表面的橡膠皮層被燒掉，而裸露的銅線則完全沒有受損和變形現(xiàn)象，說明當時的溫度是遠遠低于600℃以下，也就是說即使用海水也不可能淬硬鋼材了

磁粉探傷和超聲波檢測：此后，將主要受力位置和焊縫接頭的位置做磁粉檢測和超聲波檢測。因為焊縫通常有殘馀應力，再加上受大火燒過，溫度變化加速應力變化而產生疲勞裂紋。

由于天秤是鋼結構的導磁性材料，磁粉探傷方法對鋼結構材料是非常適合的，很容易將表面和近表面的裂紋檢測出來；超聲波檢測方法主要針對內部缺陷或者裂紋，將兩者配合起來進行檢測，可以把內外缺陷都檢測出來。這樣地組合幾項 NDT 方法是有效和可靠的，最后我們在檢測后沒有發(fā)現(xiàn)任何缺陷。 

綜合以上幾種無損檢測方法，我們認為這部被火燒過的天秤其鋼結構是沒有任何疲勞問題，情況是良好的，可以拆卸更換框架柱樑。

我在現(xiàn)場向來自香港政府機電工程署、警方、保險行業(yè)、業(yè)主以及建筑公司的代表解釋了上面的檢測結果。最后我說：「這部被火燒過的天秤其鋼結構沒有任何疲勞問題， 情況是良好的，可以拆卸更換框架柱樑。」大家都同意我的看法。

建筑公司的李先生很高興這個檢驗結果，他又指著另一個被火燒過的石屎泵(混凝土泵)問我：「阿黃，你幫忙再看看那臺石屎泵(混凝土泵)有沒有問題，可以用嗎？」我順著他手指的方向看過去， 一個被燒得黑黑的、已經嚴重變形的圓柱體。

我說：「Total Loss (全部報廢)，因石屎泵(混凝土泵)圓柱體的油缸中裝有大量的油壓系統(tǒng)機油，大火燒著后可以燒到很高很高的溫度，這就難怪我們從電視中可以看到噴火的情景，就是這個石屎泵(混凝土泵)噴出來的火了，你們看它已經嚴重變形了，全部報廢我看都也不過10萬元吧，不用檢測了！」在場的人連保險公司人員也同意我的看法。

 我就是這樣輕輕松松地用最普通的常識(Common Sense) 解決這個火災后的失效分析案例。

航空無損檢測磚家

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