摘要:在介紹超聲檢測(cè)法的概念及原理的基礎(chǔ)上，闡述其在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用，采用超聲檢測(cè)法可以有效提升檢測(cè)過(guò)程中的便利性和準(zhǔn)確性，提高水利工程項(xiàng)目檢測(cè)的有效性，推動(dòng)水利行業(yè)工程質(zhì)量的穩(wěn)步提升。圖4幅。

關(guān)鍵詞:水利工程;質(zhì)量檢測(cè);超聲法;應(yīng)用

1超聲波的概念及原理

1.1超聲波的概念

所謂超聲波，是一種人類(lèi)無(wú)法聽(tīng)到的機(jī)械波，其聲波超過(guò)了20kHz。在現(xiàn)階段超聲波計(jì)分析中，主要被運(yùn)用在醫(yī)學(xué)B超檢驗(yàn)、通信以及水利工程中。由于超聲波具有特殊的穿透性、指向性功能，可以通過(guò)能量的集中降低對(duì)周?chē)�環(huán)境的影響，因此，該種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)隔空透視的目的，為行業(yè)的發(fā)展提供支持。在超聲波檢測(cè)中，各個(gè)聲波頻率的使用范圍存在著一定的差異性［1］。

1.2超聲波檢測(cè)原理

通過(guò)對(duì)超聲波檢測(cè)方法的分析，將其運(yùn)用在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中，可以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。超聲波檢測(cè)中，當(dāng)超聲波在混凝土中遇到缺陷現(xiàn)象，會(huì)通過(guò)反射以及折射的方法導(dǎo)致傳播的波形發(fā)生轉(zhuǎn)變，通過(guò)這一原理的運(yùn)用，可以檢測(cè)出水利工程中混凝土的密實(shí)度以及結(jié)構(gòu)狀態(tài)等。在超聲波的具體檢測(cè)過(guò)程中，超聲波會(huì)結(jié)合混凝土彈性模量的特點(diǎn)以及強(qiáng)度，建立聲速傳播渠道，評(píng)估混凝土的強(qiáng)度;當(dāng)檢測(cè)中遇到缺陷混凝土，所發(fā)出的聲速值會(huì)低于正常數(shù)值［2］。

1.3超聲波的傳播特點(diǎn)

在水利工程項(xiàng)目施工中，混凝土作為一種復(fù)雜性的混合材料，其內(nèi)部存在著分布復(fù)雜的現(xiàn)象;因此，在混凝土的檢查中，超聲波的傳播特點(diǎn)如下:第一，在水利工程中，混凝土內(nèi)部存在的界面抗阻性相對(duì)較大，而且，當(dāng)超聲波在混凝土內(nèi)部進(jìn)行傳播時(shí)，會(huì)采用較高頻率的聲波，在混凝土的表面上會(huì)出現(xiàn)較為明顯的散射現(xiàn)象，故在檢測(cè)中通常選擇低頻率超聲波。第二，水利工程中的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)中會(huì)出現(xiàn)界面折射的現(xiàn)象，所發(fā)生的聲波與折射波通過(guò)相互疊加，會(huì)出現(xiàn)漫射的現(xiàn)象，導(dǎo)致超聲波在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)指向性及較差的問(wèn)題。第三，在超聲波脈沖法使用中，在對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)中，通過(guò)超聲聲學(xué)原理的運(yùn)用，可以提高超聲波的接收效果，而且，在超聲波檢測(cè)中，通過(guò)不同傳播途徑、位置的疊加等，所獲得的超聲波波形會(huì)較為復(fù)雜［3］。

2影響超聲波質(zhì)量檢測(cè)的相關(guān)因素

2.1設(shè)備因素

將超聲波運(yùn)用在水利工程檢測(cè)中，設(shè)備影響因素的發(fā)生會(huì)影響水利工程質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確度。通常狀況下，水利工程中影響超聲波檢測(cè)結(jié)果的設(shè)備因素體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一，超聲波聲速的影響。在超聲波檢測(cè)的過(guò)程中，系統(tǒng)的探頭與被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，而在混凝土檢測(cè)的過(guò)程中，掃查的過(guò)程不僅需要滿足超聲波的攝入方向與混凝土保持垂直，而且也需要保證混凝土檢測(cè)區(qū)域中有足夠的聲音覆蓋。在聲束入射的過(guò)程中，保持垂直的狀態(tài)是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土內(nèi)部缺陷的判斷，以保證水利工程檢測(cè)的合理性;整個(gè)檢查過(guò)程的速度不能過(guò)快，以提升設(shè)備使用的整體價(jià)值。第二，在探頭頻率選擇的過(guò)程中，通過(guò)超聲波的使用可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程中的最小缺陷，并在保證超聲波穿透力檢測(cè)的同時(shí)選擇頻率高、發(fā)射功率大的探頭，以充分滿足超聲波檢測(cè)的需求［4］。

2.2耦合因素

在水利工程的超聲波檢測(cè)中，被檢測(cè)的表現(xiàn)呈現(xiàn)出完全不規(guī)則的狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)檢驗(yàn)探頭不能良好貼合的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象若不能及時(shí)解決，會(huì)影響檢測(cè)的整體效率。因此，為了提升檢測(cè)的整體效果，消除檢測(cè)中的空隙，應(yīng)該使用耦合劑提高檢測(cè)的整體效率。在水利工程的質(zhì)量檢測(cè)中，可以作為耦合劑的材料較多，如甘油、水玻璃以及合成機(jī)油等。應(yīng)該注意的是，在耦合劑使用的過(guò)程中，當(dāng)耦合層的厚度越薄，對(duì)檢測(cè)的影響越小;因此，一定要對(duì)檢測(cè)物的表面進(jìn)行拋光處理，以保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，避免超聲波檢測(cè)中出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果不合理的現(xiàn)象［5］。

2.3環(huán)境因素

通過(guò)對(duì)水利工程超聲波檢測(cè)狀況的分析，環(huán)境因素的出現(xiàn)是影響超聲波檢測(cè)結(jié)果的重要內(nèi)容，在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)環(huán)境的溫度過(guò)高或過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)微小差異的變化。在超聲波檢測(cè)的過(guò)程中，檢測(cè)結(jié)果會(huì)受到環(huán)境的影響，嚴(yán)重的會(huì)給水利工程的相關(guān)設(shè)備帶來(lái)化學(xué)反應(yīng)以及物理反應(yīng)的變化，最終無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。

2.4人為因素

超聲檢測(cè)的手段和方法較多，檢測(cè)人員分析波形來(lái)對(duì)被測(cè)物品進(jìn)行判斷，其準(zhǔn)確性人為因素占50%左右，檢測(cè)人員需要具備較長(zhǎng)期的專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。所以要提高檢測(cè)準(zhǔn)確性，專業(yè)檢測(cè)人員的技能培訓(xùn)和長(zhǎng)期實(shí)操演練也是必不可少的。

3在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1金屬結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用

由于超聲波設(shè)備輕便，方便攜帶，對(duì)人體無(wú)傷害且安全性高，常用在水利工程金屬結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)中。由于金屬結(jié)構(gòu)工程中設(shè)備的差異化較大，焊縫的種類(lèi)較多，焊縫連接結(jié)構(gòu)以及尺寸的大小存在差異性;因此，在焊接中會(huì)受到環(huán)境以及外界因素的影響，若不能得到科學(xué)的檢測(cè)處理，會(huì)影響焊縫連接的有效性，影響水利工程的整體質(zhì)量。通過(guò)超聲波檢測(cè)方法的運(yùn)用，可以在鋼焊縫檢測(cè)的過(guò)程中，根據(jù)焊縫的尺寸、材料聲阻、部位、厚度等，使用不同角度的換能器、聲速、頻率、幅值和波長(zhǎng)等手段分析，提高焊縫檢測(cè)的整體質(zhì)量。水利工程項(xiàng)目中一些灌區(qū)管道、水電站、調(diào)水工程中壓力管道會(huì)使用鋼質(zhì)材料，在長(zhǎng)時(shí)間的使用中，會(huì)受到自然環(huán)境侵蝕，管壁有效厚度會(huì)隨銹蝕的深度逐漸減少，影響運(yùn)行安全。此時(shí)使用超聲法檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)，可以無(wú)損害地測(cè)量鋼管蝕余厚度，為水利工程運(yùn)行安全提供可靠保障。

3.2混凝土工程檢測(cè)中的應(yīng)用

超聲法檢測(cè)在水利工程質(zhì)量上得到了廣泛的應(yīng)用，結(jié)合混凝土建筑物的特點(diǎn)和檢測(cè)對(duì)象，可使用超聲脈沖波法進(jìn)行檢測(cè);對(duì)混凝土內(nèi)部裂縫長(zhǎng)度、深度可使用斜測(cè)法、鉆孔法來(lái)開(kāi)展檢測(cè)。在使用鉆孔法檢測(cè)時(shí)，要據(jù)換能器的尺寸在混凝土裂縫周?chē)�按一定的距離鉆A、B、C等小孔，在孔中加入水作為換能器與混凝土的耦合劑，沉入探頭進(jìn)行檢測(cè)(見(jiàn)圖1、圖2)。需要注意的是，采用斜測(cè)法時(shí)，由于混凝土中存在一些小砂礫，這些小砂礫會(huì)夾雜在裂縫中，若只是采用單面斜測(cè)法進(jìn)行裂縫深度的檢測(cè)，所發(fā)射出的超聲波一部分會(huì)通過(guò)砂礫及裂縫穿過(guò);而另一部則會(huì)繞過(guò)沒(méi)有穿過(guò)的裂縫達(dá)到接收器，這種傳播方式會(huì)給檢測(cè)的準(zhǔn)確性帶來(lái)影響。而通過(guò)雙面斜測(cè)方法的使用，可以直接對(duì)裂縫進(jìn)行平面斜測(cè)，檢測(cè)的過(guò)程更為直接、準(zhǔn)確。所以在水利工程施工中，為了保證裂縫檢測(cè)的整體質(zhì)量，應(yīng)該使用超聲法進(jìn)行合理檢查，以提高水利工程質(zhì)量檢測(cè)的整體價(jià)值［6］。對(duì)于這種檢測(cè)技術(shù)而言，可以更為直觀地檢測(cè)出混凝土的缺陷問(wèn)題。但是，在該技術(shù)使用中存在著難度較大的問(wèn)題，而且技術(shù)的研究空間也有待加強(qiáng)［7］。

3.3機(jī)械電氣檢測(cè)中的應(yīng)用

泵站、水電站、排灌站等水利工程的流量和流速可以采用超聲法進(jìn)行檢測(cè)。由于超聲設(shè)備具有便攜性和安全性的特點(diǎn)，安裝簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便、測(cè)量快速準(zhǔn)確。在渠道、輸水管道特別是大型渠道、大口徑管道的流量、流速的測(cè)量中，用超聲檢測(cè)法的優(yōu)勢(shì)得到了很大的體現(xiàn)。其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:一是不需要安裝眾多的轉(zhuǎn)槳測(cè)速儀，提升了檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)性。二是不需要連接和敷設(shè)眾多的測(cè)量電纜，不會(huì)有過(guò)多的信號(hào)損失，提升了經(jīng)濟(jì)性、可靠性和準(zhǔn)確性。三是不需要制作和安裝大型測(cè)量框架，降低了檢測(cè)過(guò)程中設(shè)備的運(yùn)輸、安裝、拆卸和調(diào)試難度，同時(shí)大大降低了檢測(cè)人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提升了經(jīng)濟(jì)性。四是可實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，不需要在相應(yīng)的管路打孔和渠道內(nèi)的大型施工，不需要進(jìn)入管道內(nèi)架裝流速儀，可大大降低設(shè)備和人身的安全風(fēng)險(xiǎn)。在使用超聲法檢測(cè)渠道流量時(shí)，應(yīng)注意的是上下游兩側(cè)換能器對(duì)應(yīng)的聲路與水流方向的夾角在45°～60°范圍內(nèi)，以提高準(zhǔn)確度;安裝的時(shí)候輔以經(jīng)緯儀測(cè)量為佳。測(cè)量段渠道底部平整，無(wú)大型石塊、水草等阻礙聲波收發(fā)的障礙物。渠底換能器安裝時(shí)應(yīng)留有一小段距離，防止聲波從渠底傳播�？筛鶕�(jù)渠內(nèi)水面高度，調(diào)整換能器探頭的間距，在流態(tài)變化的地方應(yīng)縮小間距，以保證測(cè)得流速的準(zhǔn)確性。通過(guò)擴(kuò)展多個(gè)通道實(shí)現(xiàn)多層測(cè)量，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。在實(shí)施管道的流速、流量檢測(cè)時(shí)，可以根據(jù)管道的尺寸，計(jì)算出兩個(gè)或兩對(duì)換能器的夾角及尺寸，無(wú)需破拆管道，只要將換能器鉗裝在管道兩側(cè)即可實(shí)現(xiàn)流速、流量的測(cè)量。應(yīng)注意的是，換能器安裝的位置、管內(nèi)介質(zhì)的氣泡含量及換能器鉗裝的尺寸和角度等都對(duì)超聲波法檢測(cè)的準(zhǔn)確度影響較大。因此，為提高檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，檢測(cè)時(shí)管道內(nèi)必須充滿介質(zhì)，測(cè)量宜在直管段進(jìn)行。為防止擾流和氣泡，選取上游直管段為10倍以上管徑，下游為3倍以上管徑的部位進(jìn)行;最好采用雙測(cè)量面的雙聲路法消除測(cè)量誤差;鉗裝換能器聲路與管道中心線的夾角應(yīng)在45°～75°之間。對(duì)渠道及輸水管道可采取如下所示方法進(jìn)行安裝和施測(cè)(見(jiàn)圖3、圖4)

4結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前水利事業(yè)發(fā)展的背景下，為逐漸提升水利工程質(zhì)量，水利工程項(xiàng)目檢測(cè)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到超聲檢測(cè)法的先進(jìn)性，并掌握它的使用技術(shù)。通過(guò)檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用及分析，選擇針對(duì)性、適宜性的檢測(cè)方法，有效提升在水利工程質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中的便利性和準(zhǔn)確性，以提高水利工程項(xiàng)目檢測(cè)的有效性，推動(dòng)水利行業(yè)工程質(zhì)量的穩(wěn)步提升，以滿足當(dāng)代水利行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的需求。

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