超聲波在水利工程質(zhì)量檢測的應(yīng)用

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［摘要］超聲波作為一種先進(jìn)的技術(shù)手段，能夠更好的滿足水利工程質(zhì)量檢測的需求。在對超聲波檢測技術(shù)簡述的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討超聲波在水利工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用，通過對超聲波在鋼焊縫缺陷檢測、鋼管壁厚度檢測以及混凝土質(zhì)量檢測中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，從多個(gè)角度試驗(yàn)超聲波能夠在水利工程質(zhì)量檢測這一領(lǐng)域得到更好的應(yīng)用，有效保證水利工程建設(shè)質(zhì)量。

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

超聲波作為一種較為先進(jìn)的檢測手段，有著其獨(dú)特的優(yōu)勢，在目前水利工程質(zhì)量檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。超聲波在水利工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用已經(jīng)有了一定的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，并且現(xiàn)階段發(fā)展速度十分迅速［1］。相對于這總發(fā)展速度來講，現(xiàn)階段超聲波在水利工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用質(zhì)量無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求，這也對其質(zhì)量提高有了更高的要求。在現(xiàn)階段來說超聲波在水利工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用需要通過探索與研究才能得出進(jìn)一步的結(jié)論。水利工程專業(yè)人員需要加深對超聲波技術(shù)的理解，并且不斷將其應(yīng)用于水利工程質(zhì)量檢測中，這能夠有效保證水利工程的建設(shè)質(zhì)量提高。

1超聲波檢測技術(shù)簡述

超聲波檢測技術(shù)主要是利用超聲波與被檢測物體內(nèi)部接觸時(shí)，材料密度所發(fā)生的變化反射或透射接收聲部訊號野生變化，從而對物體內(nèi)部缺陷情況進(jìn)行檢測［2］。超聲波檢測根據(jù)發(fā)射與接收方式的不同，或者時(shí)間的不同可以分為脈沖反射法、脈沖透射法、共振法、衍射時(shí)差法幾種。

2超聲波在鋼焊縫缺陷檢測中的應(yīng)用

超聲波與X射線作為水利工程質(zhì)量檢測過程中最重要到的兩種方式，也是鋼焊縫質(zhì)量檢測最常用的方法。水利工程施工過程中會留下大量的鋼焊縫，同時(shí)由于鋼焊縫結(jié)構(gòu)物尺寸交到，在水利工程施工過程中受到外界影響較大，使得鋼焊縫質(zhì)量無法得到提升，這也對鋼焊縫質(zhì)量檢測提出了更高的要求。鋼焊縫的質(zhì)量檢測過程需要利用超聲波檢測才能確保其經(jīng)濟(jì)性能的優(yōu)良。利用超聲波對鋼焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢測過程中，由于金屬晶粒存在聲阻抗較大、尺寸較小等特征，給檢測過程帶來一定困難，因此需要考慮到金屬晶粒的特征，對其缺陷進(jìn)行檢測［3］。而超聲波檢測能夠檢測出其中存在的細(xì)小缺陷，同時(shí)根據(jù)其傾斜角度將超聲波射到需要被檢測的鋼焊縫中。水利工程在建設(shè)過程中，壓力引水管道主要材料為鋼，且鋼管直徑較大。超聲波在鋼焊縫質(zhì)量檢測中進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，超聲探頭發(fā)出主頻率為2．5MHz的超聲波，以一定角度對其進(jìn)行斜角入射，透過待檢測鋼焊縫，將鋼焊縫中存在的缺陷通過超聲波的形式反射回超聲探頭［4］。超聲波探頭通過能量轉(zhuǎn)換將其反射回波轉(zhuǎn)換成為電信號后輸入探傷儀，經(jīng)過處理后將其基線顯示在顯示屏上，根據(jù)其缺陷反射波能夠精準(zhǔn)確定鋼焊縫中缺陷存在的具體位置，通過反射波幅及變化情況對缺陷性質(zhì)與面積進(jìn)行反應(yīng)，如圖1所示。圖1超聲波在鋼焊縫質(zhì)量檢測中的應(yīng)用示意圖若在鋼焊縫中無缺陷的存在，超聲波通過鋼焊縫則無反射波存在，在顯示屏上僅僅會顯示起始聲波。

3超聲波在鋼管壁厚度檢測中的應(yīng)用

在水利工程中，眾多泥沙河流、水電站以及灌區(qū)等引水管都采用鋼制材料，經(jīng)過長時(shí)間的沖刷，管壁厚度會逐漸減小。為保證引水管道的安全性，主要針對水管厚度定期進(jìn)行安全性檢查。由于水利工程中的引水鋼管直徑較大、管線較長，一部分管段會埋在地下，由于其管體被混凝土包裹，不僅無法對鋼管橫截面進(jìn)行測量，也無法對鋼管厚度進(jìn)行測量。因此，反射聲波金屬測厚儀對其發(fā)生超聲波，雖然水管有一部分被混凝土包裹且管中有水體，但通過對已知金屬材料往返時(shí)間進(jìn)行測量，能夠?qū)λ摴鼙诤襁M(jìn)行檢測。

4超聲波在混凝土質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

混凝土作為水利工程中最重要的結(jié)構(gòu)材料之一，主要用于工地材料的養(yǎng)護(hù)、拌和、澆筑、配料等，每一個(gè)環(huán)節(jié)對于對整個(gè)工程質(zhì)量都有著重大的影響。而混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度對混凝土來說，作為一種間接測定值，對于混凝土在特定條件下的性能能夠進(jìn)行反應(yīng)［5］。在水利施工過程中，若其中某個(gè)環(huán)節(jié)存在問題，則會造成非常嚴(yán)重的安全隱患，因此對混凝土的質(zhì)量檢測十分重要。相較于傳統(tǒng)的檢測方法，超聲波在混凝體質(zhì)量檢測中主要針對混凝土強(qiáng)度、混凝土缺陷以及混凝土裂縫等。超聲波在混凝土強(qiáng)度檢測的應(yīng)用中，由于混凝土主要材料為人造石材與多種配料相結(jié)合，因此配料與施工不同條件下對混凝土強(qiáng)度也會產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響。利用超聲波對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測時(shí)，通常情況下回采用超聲脈沖法［6］。其主要原理為利用超聲脈沖在通過混凝土的一定速度內(nèi)，由于混凝土自身的一定彈性，超聲脈沖根據(jù)兩者中的一定關(guān)系對其進(jìn)行檢測。檢測過程可以利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行輔助，保證測試結(jié)果更加精確;超聲波在混凝土缺陷檢測的應(yīng)用過程中，想要對齡期、配合比、測試距離以原材料都固定的混凝土來說，混凝土中如果存在一定空隙或裂縫，那么超聲波只能繞過空隙或裂縫傳播到接收換能器［7］。由于空氣聲阻抗率與混凝土聲阻抗率相比較低，因此超聲波在遇到空隙或裂縫時(shí)，會出現(xiàn)反射或散射現(xiàn)象，聲能量逐漸出現(xiàn)衰弱的現(xiàn)象，并且其中頻率較高的聲能量衰弱的更快，接收信號的聲速、頻率以及波幅明顯降低［8－10］。因此，根據(jù)混凝土中超聲波生存參數(shù)測試值對于混凝土中的缺陷范圍和位置進(jìn)行確定。其原理如圖2和圖3所示。在超聲波在混凝土表面損傷層檢測中，若對需要檢測混凝土表面因物理、化學(xué)等因素造成的損傷層厚度，可以通過超聲波發(fā)射換能器對其表面損傷進(jìn)行檢測，如原理如圖4所示。

5結(jié)語

超聲波在水利工程質(zhì)量檢測中主要可以針對鋼焊縫、鋼管壁厚度以及混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測，且有著較好的發(fā)展前景。超聲波在鋼焊縫質(zhì)量檢測的應(yīng)用中，能將超聲波斜角穿透到鋼焊縫中，從而對鋼焊縫中存在的缺陷進(jìn)行檢測。同時(shí)由于聲速在金屬材料上的往返時(shí)間固定，根據(jù)這一特定能夠?qū)λ鼙诤穸冗M(jìn)行檢測?；蛘呃贸暡ㄔ诨炷林械拇┩杆俣葘炷恋膹?qiáng)度以及其中存在的縫隙進(jìn)行檢測。相對于傳統(tǒng)水利工程質(zhì)量檢測方法，超聲波檢在水利工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用有著更多的優(yōu)勢。超聲波的應(yīng)用在檢測方法與技術(shù)要求上也較高，目前來說國內(nèi)超聲波檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用存在一定限制，因此需要從多個(gè)角度對這一領(lǐng)域進(jìn)行試驗(yàn)，讓超聲波在水利工程質(zhì)量檢測中得到更好的應(yīng)用。

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［10］楊慶林．水利工程實(shí)施階段監(jiān)管平臺的設(shè)計(jì)優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)［J］．水利技術(shù)監(jiān)督．2018(2)．31－32+61．

作者:馬軍青 單位:山西省忻州市水利機(jī)械工程處