基于超聲波法的水利工程質量檢測應用

曹顯耀

摘要：隨著水利工程建設規模將逐漸擴大，同時，對水利工程建設質量的要求將越來越高，工程質量監管的力度也將越來越大。質量檢測作為水利工程質量控制最有效的手段之一，也將會取得長足的發展。傳統的檢測方法耗時耗力，且不能及時地反饋質量問題，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的檢測手段，具有破壞性小，時效性強等特點，在對其進行利用的過程中可以體現不同的優勢。在我國水利工程建設施工技術不斷更新的過程中，超聲脈沖法的應用范圍逐漸擴大，并且取得了較多的研究成果，在工程質量檢測中值得推廣。文章基于超聲波法工作原理和適用特征，繼而就水利工程質量檢測中的超聲波檢測技術應用進行討論。

關鍵詞：超聲波法;水利工程;質量檢測;應用

中圖分類號：TV523?文獻標識碼：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部傳播時，遇到材料密度發生變化的界面發生反射或透射接收的聲波訊號特征變化，來 檢測物體內部或表面的缺陷情況。理論上超聲波在不同材質的內部的傳播速度不同，同一材質的金屬不同的厚度超聲波的傳播速度也不同，由于多普勒效應形成的反射圖像也會有影響。超聲波在本質上是一種波，它在傳播過程中服從波的傳輸規律和原則。

因此，在水利工程質量檢測中超聲波法因具有較強的傳播能力而表現出良好的指向性能和能量集中的特性，并且由于該技術具有適用性強、成本低等特征可廣泛應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件，前者適用于僅有一個表面可安放探頭的混凝土構件，而后者適用于兩個側面均能安放探頭的構件。在檢測過程中為更加準確的探測不同位置的超聲波參數，接受和發射探頭應沿構件兩側進行均速的移動。該方法相對于回彈法具有明顯的優勢，不僅可在精度上具有很大的提升，而且可對結構不產生破

壞。然而，操作人員利用該方法對混凝土質量進行檢測時還應面對復雜的操作流程，避免因個人失誤或操作誤差造成檢測結果出現較大的偏差。

2?超聲脈沖法在水利工程檢測中的應用

2.1鋼焊縫質量檢測。X 射線法與超聲波法為水利工程鋼焊縫質量檢測較為常用的方法，在水電工程建設過程中鋼焊縫的數量通常較多，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境相對比較復雜。所以，對鋼焊縫質量利用超聲波法進行檢測時具有明顯的優勢，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備等。對較小尺寸金屬晶粒進行鋼焊縫質量檢測時所受到的影響程度較大，從而使得探測結果具有不同的缺陷，對此可根據脈沖波變化特征來反映探測的質量狀況。檢測超聲波在良好質量的焊縫時能夠順利到達物體地面，地面回波與發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被檢測焊縫是否存在質量缺陷而接受不同的信號，從而準確判斷其質量狀況。

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的引水管，雖然在施工初期其能夠表現出良好的性能，但是在長時間的沖磨之后，管壁的厚度會逐漸減小，使得結構的支撐力降低，進而引發工程病害。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行檢查，還更要定期對管壁的厚度進行檢測，這樣方能保證引水管道的質量安全。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，在開展其他結構的施工操作時，還會產生鋼管被混凝土包裹的現象，因此難以直接測量其橫截面，甚至在檢測其厚度時，也難以找到適當的方法，使得鋼管壁的厚度檢測存在較大的困難。超聲脈沖法在這個過程中就可以發揮較大的作用，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行往返實踐測量。雖然鋼管只有一側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行檢測，得到準確的數據。

2.3對混凝土強度的檢測。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度造成影響。因此，在對混凝土的強度進行檢測時人們往往會選擇超聲脈沖法，應用這種方法進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，超聲脈沖波就是根據這兩者之間的關系來對混凝土進行檢測。在檢測中，還需要加以數學模型，使得檢測更具有科學性。超聲脈沖法是目前建筑行業對混凝土強度進行檢測的比較準確的方法。

2.4檢測混凝土缺陷。混凝土材料構件的缺陷檢測，也可以通過超聲波檢測法來加以實現。混凝土原材料中質量、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。如果混凝土構件存在孔隙或這裂縫現象，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生散射與反射情況，超聲波衰減現象嚴重，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檢測參數的方式，來明確分析混凝土構件中的缺陷類型與具體位置。

結語：水利工程質量檢測中使用超聲波檢測法，可以憑借其技術應用效果，有效檢測水利工程是否存在工程質量缺陷，以便于及時采取有效措施加以彌補，具備經濟性與可靠性。在實際的使用中，需要基于水利工程的施工環境與檢測對象的實際情況來選擇檢測方法，以切實發揮超聲波檢測的優質效果。

參考文獻：

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