水利水電金屬結構超聲無損檢測標準分析

周建峰

（安徽省建筑工程質量監督檢測站，安徽蚌埠 233000）

0 引言

目前，國內在水利水電項目的建設上投入大量的精力，金屬結構加工及安設的工作量規模擴大。加之對此類項目的質量標準與應用周期的期望值的提升，在金屬結構的質量保障上，對無損檢測的效果提出更為嚴格的標準。

1 超聲檢測原理

常規檢測技術的使用原理為：借助轉化裝置把電轉化成超聲波，而后針對金屬結構中被測對象總體或局部實行聲波反射及散射等，分析反饋的數據信息，繼而確保結構的缺陷位置及工件特征。其中，缺陷是和結構材料不一致的介質，會看反饋出和構件特征存在差異的信號，由此實現通過超聲波的發射及接收信號，確定金屬結構內部的情況。近幾年應用較為頻繁的是反射法和穿透法，一方面，超聲穿透，該種檢測方式是基于脈沖波與連續波在穿透過程中形成的能量波動，實現對缺陷部分的形成因素加以分析，并且能結合構件缺陷部分，因散射等問題造成的能量衰減情況，確定結構缺陷。檢測時需要在被測對象的兩側放上探頭，分別負責發射及接收超聲波。超聲波處于介質中，其波動幅度會在距離的延長中不斷縮小，是一種衰減現象。從理論層面而言，引發衰減現象的原因是聲束擴展、散射、介質吸收。從探頭發出的超聲波可穿過被檢測對象，并被另一側探頭接收。另一方面，脈沖反射方式，超聲波可以在極短的時間內不間斷發出脈沖，并借助被測構件底部及缺陷部分，形成發射，通過分析回聲，判斷反射位置和規格尺寸，使用的探頭需兼顧收發兩個功能，才能完成結構檢測。

2 無損檢測應用優勢

首先，應用無損技術開展檢測分析，能在一段時間內進行不間斷的檢測活動，在不損壞被測對象的前提下，保障所得信息的準確性，保障檢測分析的及時性，繼而提高水利項目測試效率。其次，利用無損檢測方式，開展物性檢測工作，能保證被測對象原本物性狀態不發生改變，通過分析實際物性，選定某種材料，符合項目建設質量要求。最后，原本用在長距離檢測方式，適用范圍有制約性，地理跨度上也有一定限制，而無損檢測能有效解決該問題，彌補傳統檢查模式的缺陷。種種原因使得超聲無損的檢測方式擁有使用價值，并能用在諸多檢測項目中[1]。

3 金屬結構的超聲無損檢測標準探討

3.1 超聲檢測等級

在水利水電領域中的超聲無損的檢測等級是B，此級別的檢測處理是需應用角度探頭，檢測焊縫的單面兩側，并檢驗結構的截面。在實際使用中，會因為金屬結構的厚度以及接頭形式，而調整探頭角度與位置，且區別較為明顯。在水利水電項目中，焊縫形式主要是對接縫與T型兩類。具體檢測標準如表1、表2所示。

表1 對接縫檢測探頭標準

表2 T型縫檢測探頭標準

3.2 幾何尺寸和形位公差

確定金屬結構內在值以及相應的公差，是當前應用頻率相對偏高的一類，基本可以準確描述出被檢測對象的表面狀態，借此也能大致判斷具體工程結構施工及安裝的品質。近些年，國內水利建設呈現出高精度趨勢，高壩項目的動工量逐漸增多，相應的金屬結構生產和安設品質要求隨之提升，促使此類結構的幾何尺寸及公差的確定難度提高，而為保障檢測結果的準確性，測量用具經過漫長的改進發展，由原本的卷尺與千分尺等，發展成依托于計算機技術的精密測量儀器，采用3D坐標進行結構檢測，能提升結果的精確度。3D的測量工藝使用中，是把被測對象的幾何特征，轉變成點坐標。在確定各點實際位置后，借助有關軟件程序，能結合設定估算標準，生成數字化的結構形狀與規格的等。此項技術的使用效率較高，測量結果精度也得到保障，操作難度低，使用靈活。以理論規定原則角度來看，此項技術幾乎能用在全部的幾何元素的測量工作中。該項測量工藝在水利水電項目中，可用在結構加工與安裝中，并且在此領域的項目故障診斷及結構變形檢測中也有較好的表現。如今，3D檢測技術體系涉及大規模的坐標檢測、便攜式的立體攝影檢測、激光跟蹤檢測等多項測量系統[2]。

3.3 鋼筋腐蝕及金屬結構

在實際測量期間，需要把檢測碳化程度及保護層厚度的兩種方式有效組合應用，此種組合模式可用在碳化程度任務與衡量水利項目建設質量的工作上。在工程實地測量過程中，相關工作者需應用電錘，在確定被測現金結構鉆孔，并清理孔內及周邊雜物，使用特定工具測量被檢測對象的深度。而在保護層測量中，可使用定位掃描儀器，進行精測量，以此反映出保護層厚度，繼而確定結構內部的構成情況。在數據分析階段，需嚴格對比保護層厚度與碳化深度，若碳化程度高于規范標準，同時鋼筋保護層實際厚度也不滿足現實要求，容易造成鈍化膜破損，從而造成鋼筋保護性能降低。若實際腐蝕程度的嚴重情況未超過保護層厚度，便不易形成強化腐蝕的現象。水利水電項目施工期間，金屬結構的焊接處理質量關乎項目整體結構的穩定性，所以應借助檢測工藝及恰當的評估，把控焊接環節的落實品質。檢驗金屬結構有效的方式有兩類，即缺陷評定測與防腐涂層的檢驗。其中前者屬于較為全面的一項技術，并有明顯的針對性，獲得的檢測結果相對直觀，可用范圍較大。后者在實際使用中存在制約，僅在面對結構涂層的松動現象時有較好的測量表現，如圖1所示。

圖1 鋼筋銹蝕檢測儀器

3.4 靈敏度

在設置靈敏度方面，分成四種設定方式，由于靈敏度直接關乎到反射體，會造成檢測結果的差異，實踐檢測活動中需按照檢測合同及有關協議內容，確定應用的檢測技術，而后設置靈敏度。如今，水利水電項目的金屬結構檢測，在應用超聲無損處理的情況下，一般會應用到兩類調整模式。一方面，采用規格是φ3mm的DAC曲線，其驗收等級2評定級別是DAC-14dB，若驗收級別是3，則對應DAC-10dB。另一方面，基準反射體是平底孔，繪制DGS曲線，在檢測等級是B的情況下，實際評定等級應基于有關規定埃及伊確定。在水利水電項目的金屬結構對接縫檢驗中，僅應用斜探頭，而測量T型縫的翼板中，應選用第二類的直探頭，進行結構檢測。

3.5 缺陷評定

對于金屬結構的實際缺陷衡量，是根據測量反饋信息，查看波幅的最大值有無超出評定標準線，而后基于結構實際缺陷的長度，完成測量評級。在具體的結構檢測中，是否需要對顯示特征進行描述，應根據項目具體的合同與協議等資料的要求，加以評定。全部超出評定級別的波形部分，均需借助探討確定該處波幅的最大值，同時準確保留實際數值和對比參數之間的幅度差。如果金屬結構是單面焊，并沒有墊板，此類對接根部區域，沒有焊透的深度需不足結構板厚的10%，同時不能大于2mm。此外，缺陷的長度不可超過焊縫整體的15%。在水利水電項目沒有特殊的設計標準情況下，組合焊縫的缺陷深度不可超過板厚的25%，同時缺陷深度不能超過4mm[3]，如圖2所示。

圖2 金屬結構焊縫缺陷

4 結語

水利水電項目施工中，金屬結構實際占比不高，但其的質量關系到在工程后期的使用狀態。如今，國內行政體制逐步調整中，有關此類項目的金屬結構過審條件也有所調整，呈現復雜化的特征。在該背景下，結構檢測工藝及保障舉措均應持續更新，為水利水電提供發展推動力。