基于超声波法的水利工程质量检测应用

曹显耀

摘要：随着水利工程建设规模将逐渐扩大，同时，对水利工程建设质量的要求将越来越高，工程质量监管的力度也将越来越大。质量检测作为水利工程质量控制最有效的手段之一，也将会取得长足的发展。传统的检测方法耗时耗力，且不能及时地反馈质量问题，还会对工程主体造成二次破坏。超声脉冲法是一种比较先进的检测手段，具有破坏性小，时效性强等特点，在对其进行利用的过程中可以体现不同的优势。在我国水利工程建设施工技术不断更新的过程中，超声脉冲法的应用范围逐渐扩大，并且取得了较多的研究成果，在工程质量检测中值得推广。文章基于超声波法工作原理和适用特征，继而就水利工程质量检测中的超声波检测技术应用进行讨论。

关键词：超声波法;水利工程;质量检测;应用

中图分类号：TV523 文獻标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）08-0077-01

1 超声波检测在水利工程的工作原理

超声波是一种频率高于人耳能听到的频率（20Hz - 20KHz）的声波，频率越高检测精度越高，分辨率越高。超声检测是利用超声波的特性在被检测物体表面及内部传播时，遇到材料密度发生变化的界面发生反射或透射接收的声波讯号特征变化，来 检测物体内部或表面的缺陷情况。理论上超声波在不同材质的内部的传播速度不同，同一材质的金属不同的厚度超声波的传播速度也不同，由于多普勒效应形成的反射图像也会有影响。超声波在本质上是一种波，它在传播过程中服从波的传输规律和原则。

因此，在水利工程质量检测中超声波法因具有较强的传播能力而表现出良好的指向性能和能量集中的特性，并且由于该技术具有适用性强、成本低等特征可广泛应用于各工程类材料无损检测，即用于隔空透视。针对不同截面尺寸的构件超声波法具有不同的检测流程，其中单面检测和双面检测法分别适用于截面尺寸较大和一般的构件，前者适用于仅有一个表面可安放探头的混凝土构件，而后者适用于两个侧面均能安放探头的构件。在检测过程中为更加准确的探测不同位置的超声波参数，接受和发射探头应沿构件两侧进行均速的移动。该方法相对于回弹法具有明显的优势，不仅可在精度上具有很大的提升，而且可对结构不产生破

坏。然而，操作人员利用该方法对混凝土质量进行检测时还应面对复杂的操作流程，避免因个人失误或操作误差造成检测结果出现较大的偏差。

2 超声脉冲法在水利工程检测中的应用

2.1钢焊缝质量检测。X 射线法与超声波法为水利工程钢焊缝质量检测较为常用的方法，在水电工程建设过程中钢焊缝的数量通常较多，因此往往需要较长的时间完成检测分析，同时待检测对象所处的环境相对比较复杂。所以，对钢焊缝质量利用超声波法进行检测时具有明显的优势，例如检测无辐射外泄隐患、工艺操作简单及适用于较小尺寸设备等。对较小尺寸金属晶粒进行钢焊缝质量检测时所受到的影响程度较大，从而使得探测结果具有不同的缺陷，对此可根据脉冲波变化特征来反映探测的质量状况。检测超声波在良好质量的焊缝时能够顺利到达物体地面，地面回波与发射脉冲波为超声波检测仪器中存在的两个信号，因此检测仪器中地面回波可根据被检测焊缝是否存在质量缺陷而接受不同的信号，从而准确判断其质量状况。

2.2钢管壁厚度检测。大部分水利工程施工都是利用钢材质的引水管，虽然在施工初期其能够表现出良好的性能，但是在长时间的冲磨之后，管壁的厚度会逐渐减小，使得结构的支撑力降低，进而引发工程病害。所以在施工及工程投入使用的过程中，不仅需要在完工之后对其进行检查，还更要定期对管壁的厚度进行检测，这样方能保证引水管道的质量安全。引水钢管的管径一般较长，在施工的过程中通常需要将一部分管段埋置于地下，在开展其他结构的施工操作时，还会产生钢管被混凝土包裹的现象，因此难以直接测量其横截面，甚至在检测其厚度时，也难以找到适当的方法，使得钢管壁的厚度检测存在较大的困难。超声脉冲法在这个过程中就可以发挥较大的作用，检测人员可以利用反射式超声波金属测厚仪对已知的金属材料进行往返实践测量。虽然钢管只有一侧的表面在外面可供测量，但还是能够通过一面的测量对其整体情况进行推测。检测人员可以直接利用超声脉冲法对引水钢管的厚度进行检测，得到准确的数据。

2.3对混凝土强度的检测。混凝土是由多种配料配制而成的人造石材，其配料以及施工条件的不同在一定程度上会对混凝土的强度造成影响。因此，在对混凝土的强度进行检测时人们往往会选择超声脉冲法，应用这种方法进行检测的原理是超声脉冲波通过一定的速度能够穿透混凝土，外加混凝土自身的弹性性质，超声脉冲波就是根据这两者之间的关系来对混凝土进行检测。在检测中，还需要加以数学模型，使得检测更具有科学性。超声脉冲法是目前建筑行业对混凝土强度进行检测的比较准确的方法。

2.4检测混凝土缺陷。混凝土材料构件的缺陷检测，也可以通过超声波检测法来加以实现。混凝土原材料中质量、材料配合比、混凝土龄期以及混凝土测试距离等，都会影响超声波检测效果，越密实的混凝土材料，其在超声波检测中的声波传播速度就越高。如果混凝土构件存在孔隙或这裂缝现象，由于超声波的空气声阻抗率较低，因此超声波会绕过这些缺陷进行传播，就会给超声波的波形带来变化。如果混凝土中含有蜂窝等缺陷时，超声波就会在这些缺陷的表面发生散射与反射情况，超声波衰减现象严重，越高的平率成分衰减速度越高，对于信号的声速、波幅及频率的影响越大，可以通过检测混凝土超声波声学检测参数的方式，来明确分析混凝土构件中的缺陷类型与具体位置。

结语：水利工程质量检测中使用超声波检测法，可以凭借其技术应用效果，有效检测水利工程是否存在工程质量缺陷，以便于及时采取有效措施加以弥补，具备经济性与可靠性。在实际的使用中，需要基于水利工程的施工环境与检测对象的实际情况来选择检测方法，以切实发挥超声波检测的优质效果。

参考文献：

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