基于超聲波法的水利工程質(zhì)量檢測應(yīng)用

曹顯耀

摘要：隨著水利工程建設(shè)規(guī)模將逐漸擴(kuò)大，同時，對水利工程建設(shè)質(zhì)量的要求將越來越高，工程質(zhì)量監(jiān)管的力度也將越來越大。質(zhì)量檢測作為水利工程質(zhì)量控制最有效的手段之一，也將會取得長足的發(fā)展。傳統(tǒng)的檢測方法耗時耗力，且不能及時地反饋質(zhì)量問題，還會對工程主體造成二次破壞。超聲脈沖法是一種比較先進(jìn)的檢測手段，具有破壞性小，時效性強(qiáng)等特點(diǎn)，在對其進(jìn)行利用的過程中可以體現(xiàn)不同的優(yōu)勢。在我國水利工程建設(shè)施工技術(shù)不斷更新的過程中，超聲脈沖法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，并且取得了較多的研究成果，在工程質(zhì)量檢測中值得推廣。文章基于超聲波法工作原理和適用特征，繼而就水利工程質(zhì)量檢測中的超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：超聲波法;水利工程;質(zhì)量檢測;應(yīng)用

中圖分類號：TV523?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）08-0077-01

1?超聲波檢測在水利工程的工作原理

超聲波是一種頻率高于人耳能聽到的頻率（20Hz - 20KHz）的聲波，頻率越高檢測精度越高，分辨率越高。超聲檢測是利用超聲波的特性在被檢測物體表面及內(nèi)部傳播時，遇到材料密度發(fā)生變化的界面發(fā)生反射或透射接收的聲波訊號特征變化，來 檢測物體內(nèi)部或表面的缺陷情況。理論上超聲波在不同材質(zhì)的內(nèi)部的傳播速度不同，同一材質(zhì)的金屬不同的厚度超聲波的傳播速度也不同，由于多普勒效應(yīng)形成的反射圖像也會有影響。超聲波在本質(zhì)上是一種波，它在傳播過程中服從波的傳輸規(guī)律和原則。

因此，在水利工程質(zhì)量檢測中超聲波法因具有較強(qiáng)的傳播能力而表現(xiàn)出良好的指向性能和能量集中的特性，并且由于該技術(shù)具有適用性強(qiáng)、成本低等特征可廣泛應(yīng)用于各工程類材料無損檢測，即用于隔空透視。針對不同截面尺寸的構(gòu)件超聲波法具有不同的檢測流程，其中單面檢測和雙面檢測法分別適用于截面尺寸較大和一般的構(gòu)件，前者適用于僅有一個表面可安放探頭的混凝土構(gòu)件，而后者適用于兩個側(cè)面均能安放探頭的構(gòu)件。在檢測過程中為更加準(zhǔn)確的探測不同位置的超聲波參數(shù)，接受和發(fā)射探頭應(yīng)沿構(gòu)件兩側(cè)進(jìn)行均速的移動。該方法相對于回彈法具有明顯的優(yōu)勢，不僅可在精度上具有很大的提升，而且可對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生破

壞。然而，操作人員利用該方法對混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測時還應(yīng)面對復(fù)雜的操作流程，避免因個人失誤或操作誤差造成檢測結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差。

2?超聲脈沖法在水利工程檢測中的應(yīng)用

2.1鋼焊縫質(zhì)量檢測。X 射線法與超聲波法為水利工程鋼焊縫質(zhì)量檢測較為常用的方法，在水電工程建設(shè)過程中鋼焊縫的數(shù)量通常較多，因此往往需要較長的時間完成檢測分析，同時待檢測對象所處的環(huán)境相對比較復(fù)雜。所以，對鋼焊縫質(zhì)量利用超聲波法進(jìn)行檢測時具有明顯的優(yōu)勢，例如檢測無輻射外泄隱患、工藝操作簡單及適用于較小尺寸設(shè)備等。對較小尺寸金屬晶粒進(jìn)行鋼焊縫質(zhì)量檢測時所受到的影響程度較大，從而使得探測結(jié)果具有不同的缺陷，對此可根據(jù)脈沖波變化特征來反映探測的質(zhì)量狀況。檢測超聲波在良好質(zhì)量的焊縫時能夠順利到達(dá)物體地面，地面回波與發(fā)射脈沖波為超聲波檢測儀器中存在的兩個信號，因此檢測儀器中地面回波可根據(jù)被檢測焊縫是否存在質(zhì)量缺陷而接受不同的信號，從而準(zhǔn)確判斷其質(zhì)量狀況。

2.2鋼管壁厚度檢測。大部分水利工程施工都是利用鋼材質(zhì)的引水管，雖然在施工初期其能夠表現(xiàn)出良好的性能，但是在長時間的沖磨之后，管壁的厚度會逐漸減小，使得結(jié)構(gòu)的支撐力降低，進(jìn)而引發(fā)工程病害。所以在施工及工程投入使用的過程中，不僅需要在完工之后對其進(jìn)行檢查，還更要定期對管壁的厚度進(jìn)行檢測，這樣方能保證引水管道的質(zhì)量安全。引水鋼管的管徑一般較長，在施工的過程中通常需要將一部分管段埋置于地下，在開展其他結(jié)構(gòu)的施工操作時，還會產(chǎn)生鋼管被混凝土包裹的現(xiàn)象，因此難以直接測量其橫截面，甚至在檢測其厚度時，也難以找到適當(dāng)?shù)姆椒ǎ沟娩摴鼙诘暮穸葯z測存在較大的困難。超聲脈沖法在這個過程中就可以發(fā)揮較大的作用，檢測人員可以利用反射式超聲波金屬測厚儀對已知的金屬材料進(jìn)行往返實踐測量。雖然鋼管只有一側(cè)的表面在外面可供測量，但還是能夠通過一面的測量對其整體情況進(jìn)行推測。檢測人員可以直接利用超聲脈沖法對引水鋼管的厚度進(jìn)行檢測，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.3對混凝土強(qiáng)度的檢測。混凝土是由多種配料配制而成的人造石材，其配料以及施工條件的不同在一定程度上會對混凝土的強(qiáng)度造成影響。因此，在對混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測時人們往往會選擇超聲脈沖法，應(yīng)用這種方法進(jìn)行檢測的原理是超聲脈沖波通過一定的速度能夠穿透混凝土，外加混凝土自身的彈性性質(zhì)，超聲脈沖波就是根據(jù)這兩者之間的關(guān)系來對混凝土進(jìn)行檢測。在檢測中，還需要加以數(shù)學(xué)模型，使得檢測更具有科學(xué)性。超聲脈沖法是目前建筑行業(yè)對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測的比較準(zhǔn)確的方法。

2.4檢測混凝土缺陷。混凝土材料構(gòu)件的缺陷檢測，也可以通過超聲波檢測法來加以實現(xiàn)。混凝土原材料中質(zhì)量、材料配合比、混凝土齡期以及混凝土測試距離等，都會影響超聲波檢測效果，越密實的混凝土材料，其在超聲波檢測中的聲波傳播速度就越高。如果混凝土構(gòu)件存在孔隙或這裂縫現(xiàn)象，由于超聲波的空氣聲阻抗率較低，因此超聲波會繞過這些缺陷進(jìn)行傳播，就會給超聲波的波形帶來變化。如果混凝土中含有蜂窩等缺陷時，超聲波就會在這些缺陷的表面發(fā)生散射與反射情況，超聲波衰減現(xiàn)象嚴(yán)重，越高的平率成分衰減速度越高，對于信號的聲速、波幅及頻率的影響越大，可以通過檢測混凝土超聲波聲學(xué)檢測參數(shù)的方式，來明確分析混凝土構(gòu)件中的缺陷類型與具體位置。

結(jié)語：水利工程質(zhì)量檢測中使用超聲波檢測法，可以憑借其技術(shù)應(yīng)用效果，有效檢測水利工程是否存在工程質(zhì)量缺陷，以便于及時采取有效措施加以彌補(bǔ)，具備經(jīng)濟(jì)性與可靠性。在實際的使用中，需要基于水利工程的施工環(huán)境與檢測對象的實際情況來選擇檢測方法，以切實發(fā)揮超聲波檢測的優(yōu)質(zhì)效果。

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