超聲波法在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用研究

唐嘉洪

【摘? 要】近年來(lái)，伴隨社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的水利工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)也在得到了進(jìn)一步的發(fā)展，在現(xiàn)階段的水利工程質(zhì)量檢測(cè)中，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用也屢見(jiàn)不鮮。其中超聲波法對(duì)水利工程質(zhì)量檢測(cè)來(lái)說(shuō)準(zhǔn)確性與便利性都相對(duì)較高，對(duì)此，本文主要結(jié)合超聲波法的相關(guān)概念和原理，將其在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以促進(jìn)水利工程項(xiàng)目檢測(cè)效率的進(jìn)一步提升。

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

引言

超聲波法檢測(cè)主要是借助超聲波的瞬間應(yīng)變波動(dòng)原理對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，超聲在介質(zhì)中會(huì)以波動(dòng)形式進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)，從而傳播人類視聽范圍外的機(jī)械波。因而在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中，應(yīng)用超聲波法能夠借助其良好的傳播能力表現(xiàn)出較為準(zhǔn)確的指向性與集中性。同時(shí)，該技術(shù)還具有較低的成本與較強(qiáng)的適用性，因而可以將其廣泛的應(yīng)用于很多工程材料的無(wú)損檢測(cè)中，檢測(cè)結(jié)果相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較精準(zhǔn)。

1.超聲波檢測(cè)原理與影響檢測(cè)因素分析

1.1 檢測(cè)原理

在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用的超聲波法在檢測(cè)中主要需借助超聲波在構(gòu)件中的反射以及透射信號(hào)變化，對(duì)構(gòu)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探查。而在超聲波的傳播過(guò)程中由于會(huì)受到一些介質(zhì)的影響，就可以將介質(zhì)的超聲波聲學(xué)參數(shù)作為參考依據(jù)，在一定的頻率下運(yùn)用超聲波探測(cè)儀器重復(fù)進(jìn)行間斷式超聲脈沖波發(fā)射。由于超聲脈沖波本身是不同余弦整合后形成的復(fù)頻波，所以在收集與整合聲波的過(guò)程中就可以利用超聲脈沖波的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分析，得到檢測(cè)結(jié)果。通常來(lái)說(shuō)超聲波檢測(cè)中還包含共振法、脈沖透射法以及脈沖反射法等。

1.2 影響檢測(cè)的因素分析

在超聲波檢測(cè)中首先要考慮的影響因素就是耦合劑的影響，在實(shí)際的工程檢測(cè)中，被檢測(cè)物體的表面往往都是不同的，因而在利用超聲波檢測(cè)的過(guò)程中，通常就會(huì)因?yàn)樘筋^無(wú)法與接觸面進(jìn)行良好貼合而產(chǎn)生空隙，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。對(duì)此，為了進(jìn)一步確保證超聲波可以順利的貫入待檢測(cè)物體內(nèi)部，并抵消空隙造成的影響，就需要應(yīng)用液體耦合劑（應(yīng)用較多的有合成機(jī)油、化學(xué)漿糊、水玻璃等）將空隙作用消除。而在檢測(cè)過(guò)程中，待檢測(cè)物體耦合層的厚度（耦合劑的涂覆厚度）也會(huì)直接對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，其厚度越小，影響程度越低。而當(dāng)耦合層過(guò)厚或待檢測(cè)表面本身不光滑的時(shí)候，影響就會(huì)加大。因而在厚度過(guò)大或表面不光滑時(shí)，往往需要先進(jìn)行拋光處理，然后涂刷耦合劑，再進(jìn)行檢測(cè)。

其次，設(shè)備因素的影響。在水利工程檢測(cè)中應(yīng)用超聲波法的時(shí)候，設(shè)備也會(huì)對(duì)水利工程質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確度產(chǎn)生一定的影響。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在以下兩方面：其一，超聲波聲速的影響。在進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，被檢測(cè)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)探頭一般會(huì)呈現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，而在檢測(cè)混凝土的時(shí)候，檢查過(guò)程中既要保持超聲波的攝入方向與混凝土始終垂直，也要確保所檢測(cè)的混凝土區(qū)域有足夠的聲音覆蓋，從而在聲束入射后實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土內(nèi)部缺陷的科學(xué)判斷。其二，在選擇探頭頻率的時(shí)候，要確保能夠借助超聲波的應(yīng)用及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)中存在的最小缺陷，并在確保超聲波能夠進(jìn)行穿透力檢測(cè)的同時(shí)選擇發(fā)射功率大、頻率高的探頭，以確保滿足超聲波檢測(cè)的需要。

2.超聲波法在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 在檢測(cè)混凝土裂縫中的應(yīng)用

在現(xiàn)階段的水利工程中平行反射法與透射法為是比較常用的裂縫檢測(cè)方法，在實(shí)際應(yīng)用中，可以結(jié)合混凝土的結(jié)構(gòu)形式以及實(shí)際的裂縫位置確定具體應(yīng)用哪種方法。從適用性方面來(lái)說(shuō)，一般會(huì)在厚度較小，而且結(jié)構(gòu)尺寸都比較規(guī)則的混凝土檢測(cè)中應(yīng)用透射法。應(yīng)用時(shí)需要在裂縫兩側(cè)將接收探頭與發(fā)射探頭進(jìn)行緩慢移動(dòng)，如果二者不相交，超聲波的變化情況也就不是很明顯;如果二者相交，就必然會(huì)在裂縫處存在超聲波的衍射，進(jìn)而將接收探頭的接受強(qiáng)度與實(shí)踐進(jìn)行改變，從而依據(jù)其變化的強(qiáng)度和實(shí)踐對(duì)裂縫的深度與位置進(jìn)行確定。

而平行反射法則主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)尺寸比較復(fù)雜，同時(shí)裂縫面積也相對(duì)較大的構(gòu)件中，應(yīng)用這一方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)裂縫周圍的聲波速度進(jìn)行確定，聲波速度通常對(duì)混凝土齡期、組成原材料以及配比的影響比較明顯，因而一般需要先對(duì)周邊聲波速度檢測(cè)均值進(jìn)行確定，而后才能在裂縫兩側(cè)平行移動(dòng)探頭。

2.2 在檢測(cè)金屬結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中，因?yàn)槌暡ㄔO(shè)備比較輕便，易于攜帶，且安全性較高，對(duì)人體幾乎無(wú)傷害，所以常將其應(yīng)用于水利工程現(xiàn)場(chǎng)的金屬結(jié)構(gòu)檢測(cè)中。在實(shí)際的工程中，金屬結(jié)構(gòu)工程的設(shè)備差異一般都比較大，同時(shí)焊縫種類繁多，焊縫連接結(jié)構(gòu)與實(shí)際的尺寸大小也存在一定的差異性，焊接中也比較容易受到環(huán)境等外界因素的影響，所以若是不能科學(xué)的進(jìn)行檢測(cè)處理往往就會(huì)對(duì)焊縫連接的有效性產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而對(duì)水利工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響。

而應(yīng)用超聲波檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)則可以在檢測(cè)鋼焊縫的過(guò)程中，結(jié)合焊縫尺寸以及材料的部位、厚度、聲阻的不同，采用不同角度的換能器、幅值、聲速等手段進(jìn)行分析，從而使整體的焊縫檢測(cè)質(zhì)量得以提升。比如在水利工程項(xiàng)目中，通常會(huì)在一些灌區(qū)管道中采用鋼質(zhì)材料，而鋼制材料在長(zhǎng)時(shí)間的使用中，就難免會(huì)受到自然環(huán)境的侵蝕，導(dǎo)致管壁的有效厚度因銹蝕而逐漸減少，對(duì)運(yùn)行安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響，此時(shí)，超聲法檢測(cè)法的優(yōu)勢(shì)就得到了體現(xiàn)，運(yùn)用超聲波可以在不損害鋼管的情況下進(jìn)行檢測(cè)，為水利工程的安全運(yùn)行提供保障。

2.3 在檢測(cè)鋼管壁厚度中的應(yīng)用

對(duì)鋼管壁厚度進(jìn)行檢測(cè)主要是為了確保在水利工程建設(shè)施工中應(yīng)用的鋼管能夠符合水利工程的實(shí)際需要，為水利工程的穩(wěn)定與安全提供保障，從而降低后續(xù)工程中出現(xiàn)問(wèn)題的可能性。目前大部分水利工程施工采用的引水管都是鋼材質(zhì)的，在應(yīng)用初期一般都能夠表現(xiàn)出比較好的性能，然而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沖磨后，鋼管壁厚度就會(huì)慢慢減小，從而降低結(jié)構(gòu)的支撐力，引發(fā)工程事故。因而在工程的施工以及后續(xù)投入使用的過(guò)程中，既要在完工后第一時(shí)間對(duì)管壁進(jìn)行檢測(cè)，后期還要定期進(jìn)行檢測(cè)與維護(hù)，從而有效確保引水管道的質(zhì)量安全。

在水利工程中采用的引水鋼管一般管徑都比較長(zhǎng)，所以在施工中就需要將部分管段埋置在地下，而在進(jìn)行其他方面的施工作業(yè)時(shí)，還會(huì)存在鋼管被混凝土包裹的情況，因而就很難對(duì)其橫截面進(jìn)行直接測(cè)量，加大檢測(cè)難度。面對(duì)這一情況，運(yùn)用超聲脈沖法則可以很好的發(fā)揮超聲波檢測(cè)的作用，檢測(cè)人員可以結(jié)合已知金屬材料的厚度，利用反射式超聲波金屬測(cè)厚儀進(jìn)行往返實(shí)踐測(cè)量，從而得到相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。這一過(guò)程中，盡管只有一側(cè)鋼管的表面可供測(cè)量，也能夠通過(guò)一面測(cè)量推測(cè)整體情況，從而極大的降低了測(cè)量人員的工作量，提升了測(cè)量的準(zhǔn)確度。

3.總結(jié)

綜上，在現(xiàn)代科技的引領(lǐng)下，水利工程檢測(cè)技術(shù)也始終在發(fā)展和完善，在科技高速發(fā)展的新時(shí)期，伴隨靜力觸探法、超聲波法、弱電磁法等新型質(zhì)量檢測(cè)方法的不斷推出，水利工程質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性與檢測(cè)效率必然會(huì)得到進(jìn)一步提升。同時(shí)，科學(xué)的將超聲波等檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于水利工程質(zhì)量檢測(cè)中，也能夠有效促進(jìn)水利工程施工質(zhì)量的提升，將工程使用壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)。

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