超聲波在水利工程質量檢測的應用

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［摘要］超聲波作為一種先進的技術手段，能夠更好的滿足水利工程質量檢測的需求。在對超聲波檢測技術簡述的基礎上，重點探討超聲波在水利工程質量檢測中的應用，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量檢測中的應用進行研究分析，從多個角度試驗超聲波能夠在水利工程質量檢測這一領域得到更好的應用，有效保證水利工程建設質量。

［關鍵詞］超聲波;水利工程;質量檢測;應用

超聲波作為一種較為先進的檢測手段，有著其獨特的優勢，在目前水利工程質量檢測中得到了廣泛的應用。超聲波在水利工程質量檢測中的應用已經有了一定的經驗基礎，并且現階段發展速度十分迅速［1］。相對于這總發展速度來講，現階段超聲波在水利工程質量檢測中的應用質量無法滿足實際應用需求，這也對其質量提高有了更高的要求。在現階段來說超聲波在水利工程質量檢測中的應用需要通過探索與研究才能得出進一步的結論。水利工程專業人員需要加深對超聲波技術的理解，并且不斷將其應用于水利工程質量檢測中，這能夠有效保證水利工程的建設質量提高。

1超聲波檢測技術簡述

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

2超聲波在鋼焊縫缺陷檢測中的應用

超聲波與X射線作為水利工程質量檢測過程中最重要到的兩種方式，也是鋼焊縫質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，同時由于鋼焊縫結構物尺寸交到，在水利工程施工過程中受到外界影響較大，使得鋼焊縫質量無法得到提升，這也對鋼焊縫質量檢測提出了更高的要求。鋼焊縫的質量檢測過程需要利用超聲波檢測才能確保其經濟性能的優良。利用超聲波對鋼焊縫質量進行檢測過程中，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，對其缺陷進行檢測［3］。而超聲波檢測能夠檢測出其中存在的細小缺陷，同時根據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。超聲波在鋼焊縫質量檢測中進行應用時，超聲探頭發出主頻率為2．5MHz的超聲波，以一定角度對其進行斜角入射，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換將其反射回波轉換成為電信號后輸入探傷儀，經過處理后將其基線顯示在顯示屏上，根據其缺陷反射波能夠精準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與面積進行反應，如圖1所示。圖1超聲波在鋼焊縫質量檢測中的應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用

在水利工程中，眾多泥沙河流、水電站以及灌區等引水管都采用鋼制材料，經過長時間的沖刷，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行測量，也無法對鋼管厚度進行測量。因此，反射聲波金屬測厚儀對其發生超聲波，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間進行測量，能夠對水鋼管壁厚進行檢測。

4超聲波在混凝土質量檢測中的應用

混凝土作為水利工程中最重要的結構材料之一，主要用于工地材料的養護、拌和、澆筑、配料等，每一個環節對于對整個工程質量都有著重大的影響。而混凝土標準試件抗壓強度對混凝土來說，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行反應［5］。在水利施工過程中，若其中某個環節存在問題，則會造成非常嚴重的安全隱患，因此對混凝土的質量檢測十分重要。相較于傳統的檢測方法，超聲波在混凝體質量檢測中主要針對混凝土強度、混凝土缺陷以及混凝土裂縫等。超聲波在混凝土強度檢測的應用中，由于混凝土主要材料為人造石材與多種配料相結合，因此配料與施工不同條件下對混凝土強度也會產生不同程度的負面影響。利用超聲波對混凝土強度進行檢測時，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，由于混凝土自身的一定彈性，超聲脈沖根據兩者中的一定關系對其進行檢測。檢測過程可以利用數學模型進行輔助，保證測試結果更加精確;超聲波在混凝土缺陷檢測的應用過程中，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，會出現反射或散射現象，聲能量逐漸出現衰弱的現象，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，根據混凝土中超聲波生存參數測試值對于混凝土中的缺陷范圍和位置進行確定。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、化學等因素造成的損傷層厚度，可以通過超聲波發射換能器對其表面損傷進行檢測，如原理如圖4所示。

5結語

超聲波在水利工程質量檢測中主要可以針對鋼焊縫、鋼管壁厚度以及混凝土質量進行檢測，且有著較好的發展前景。超聲波在鋼焊縫質量檢測的應用中，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行檢測。同時由于聲速在金屬材料上的往返時間固定，根據這一特定能夠對水管壁厚度進行檢測?；蛘呃贸暡ㄔ诨炷林械拇┩杆俣葘炷恋膹姸纫约捌渲写嬖诘目p隙進行檢測。相對于傳統水利工程質量檢測方法，超聲波檢在水利工程質量檢測中的應用有著更多的優勢。超聲波的應用在檢測方法與技術要求上也較高，目前來說國內超聲波檢測技術的實際應用存在一定限制，因此需要從多個角度對這一領域進行試驗，讓超聲波在水利工程質量檢測中得到更好的應用。

參考文獻

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［6］吉祖湛．強化水利工程施工安全管理措施［J］．水利規劃與設計．2016(2):69－72．

［7］張鄧剛．論小灣水電站施工中混凝土裂縫預防與控制［J］．水利技術監督．2018(03)．200－202．

［8］李昕．水利工程質量監督管理模式的國外經驗總結與借鑒［J］．水利技術監督．2017．25(3):5－7．

［9］于媛媛．論水利工程在建設過程中的質量監督管理［J］．水利技術監督．2016．24(6):8－9．

［10］楊慶林．水利工程實施階段監管平臺的設計優化與實現［J］．水利技術監督．2018(2)．31－32+61．

作者:馬軍青 單位:山西省忻州市水利機械工程處