探析超聲法在水利工程質(zhì)量檢測中的應用

韓冰 青海匯川工程檢測有限公司

水利水電工程建設與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展密切相關，科學合理的建設水利工程對于保護區(qū)域生態(tài)環(huán)境和保障居民生產(chǎn)生活用水具有重要意義。然而，水利水電工程相對于普通的建筑項目具有耗時長、難度高、規(guī)模大等特征，并且建設地點通常位于江河湖泊、河道及沿海水域區(qū)，施工過程中必然會受到氣候環(huán)境、水文條件等諸多復雜因素的作用。因此，對于不同自然條件下的水利工程項目應嚴格按照規(guī)劃設計進行建設施工，考慮以上因素存在的難以控制特征還要構建科學、規(guī)范的質(zhì)量保證體系，盡可能的應用先進的檢測技術確保工程質(zhì)量。

一、無損檢測技術的概念介紹

無損檢測技術的興起是由于20世紀初期逐步形成，后經(jīng)過不斷的改進優(yōu)化，使得無損檢測在應用范圍和功能性上得到了不斷拓展，應用場景也愈發(fā)豐富。最終無損檢測技術開始進入施工質(zhì)量檢測領域，并且由于其對于一些結構件不會造成破壞，特別適合關鍵部位結構件的質(zhì)量檢測，所以無損檢測技術，迅速在建設施工領域運行發(fā)展。無損檢測技術與傳統(tǒng)檢測技術相比，首先檢測效率有了明顯的提升，而且不會對檢測對象造成破壞，其檢測結果的準確性與傳統(tǒng)檢測方式相當，而且隨著智能技術的引進，使得無損檢測技術在信息處理和交流的功能性上要更優(yōu)于傳統(tǒng)檢測方式，在未來無損檢測技術必然會進一步增加在檢測行業(yè)總體應用場景中所占的比例。

二、在水利工程質(zhì)量檢測中的應用

（一）超聲法在鋼焊縫中的應用

超聲模式基本上和X線屬于同類，在工程檢測中屬于應用廣泛的一種方式，尤其是在鋼焊縫中，將其合理采用之后，能減少對應的隱患。水利工程施工中流線的鋼焊縫數(shù)量較多，此外在施工階段，對于縫線的處理有嚴格的要求。所有的鋼焊縫尺寸較大，在施工過程中可能受到環(huán)境以及外界因素的影響，焊縫的質(zhì)量得不到保證。依據(jù)焊縫施工檢測的基本要求，在后期檢測中，可以實施超聲方式之后，能確保鋼焊縫的合理。在鋼焊縫檢測的過程中，首先考慮的因素就是金屬晶粒，由于尺寸比較小，聲阻比較大，給整個檢測帶來難度。超聲脈沖方式，在檢測過程中可以對細小的缺陷進行處理，依據(jù)傾斜的角度，對被檢測的鋼焊縫處理。在水利工程施工中，壓力管道的有序預設也是關鍵，鋼管的結構特殊，管徑大，依據(jù)生產(chǎn)壓力的鋼板卷和測定要求，為了確保更好的質(zhì)量，可實施專用的超聲探測器進行檢查。在整個過程中確保發(fā)現(xiàn)問題后及時篩查，降低隱患。

（二）機械電氣檢測中的應用

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行檢測。由于超聲設備具有便攜性和安全性的特點，安裝簡單、現(xiàn)場調(diào)試方便、測量快速準確。在渠道、輸水管道特別是大型渠道、大口徑管道的流量、流速的測量中，用超聲檢測法的優(yōu)勢得到了很大的體現(xiàn)。其主要優(yōu)點有以下幾個方面：一是不需要安裝眾多的轉(zhuǎn)槳測速儀，提升了檢測的經(jīng)濟性。二是不需要連接和敷設眾多的測量電纜，不會有過多的信號損失，提升了經(jīng)濟性、可靠性和準確性。三是不需要制作和安裝大型測量框架，降低了檢測過程中設備的運輸、安裝、拆卸和調(diào)試難度，同時大大降低了檢測人員的安全風險，降低了勞動強度，大大提升了經(jīng)濟性。四是可實現(xiàn)無損檢測，不需要在相應的管路打孔和渠道內(nèi)的大型施工，不需要進入管道內(nèi)架裝流速儀，可大大降低設備和人身的安全風險。在使用超聲法檢測渠道流量時，應注意的是上下游兩側(cè)換能器對應的聲路與水流方向的夾角在45°-60°范圍內(nèi)，以提高準確度；安裝的時候輔以經(jīng)緯儀測量為佳。測量段渠道底部平整，無大型石塊、水草等阻礙聲波收發(fā)的障礙物。渠底換能器安裝時應留有一小段距離，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)變化的地方應縮小間距，以保證測得流速的準確性。通過擴展多個通道實現(xiàn)多層測量，提高測量的過程中，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、幅值和波長等手段分析，提高焊縫檢測的整體質(zhì)量。水利工程項目中一些灌區(qū)管道、水電站、調(diào)水工程中壓力管道會使用鋼質(zhì)材料，在長時間的使用中，會受到自然環(huán)境侵蝕，管壁有效厚度會隨銹蝕的深度逐漸減少，影響運行安全。此時使用超聲法檢測的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來，可以無損害地測量鋼管蝕余厚度，為水利工程運行安全提供可靠保障。

（三）自然電位法檢測技術

無損檢測技術中自然電位法的應用較為廣泛，在使用該方法時灰應用到高內(nèi)阻自然電位儀，在被檢測界面上雙層點會存在電位差，并作為判別內(nèi)部銹蝕情況的依據(jù)。例如，采用自然電位法檢測某水庫水鋼筋銹蝕狀況時，應在閘門面板上確保硫酸銅電極為飽和狀態(tài)，通過移動電極實時記錄數(shù)據(jù)變化情況。采用此項檢測技術可以明確陰影處鋼筋的銹蝕狀況，為更加高效、準確的完成工程質(zhì)量檢測提供一種可靠的方法，同時也可在檢測結果中體現(xiàn)出該方法的較高精確度。

（四）在水利工程混凝土檢測中的應用

結合水利工程混凝土的特點，超聲波法在水利工程混凝土質(zhì)量檢測中取得了非常廣泛的應用。對于混凝土深部裂縫的探測可使用斜測法，能夠得到裂縫展布范圍及長度信息。如使用鉆孔法進行裂縫的探測，應在混凝土裂縫周圍等間距布置三個小孔，小孔的尺寸與換能器的大小相匹配，同時在孔內(nèi)加入混凝土和換能器的耦合劑，將探頭深入孔內(nèi)進行探測。值得注意的是，使用斜測法測量混凝土質(zhì)量，由于裂縫中經(jīng)常存在一些砂礫和碎屑，超聲波測量過程中發(fā)出的測量聲波中的一部分可能會穿過含砂礫的裂縫，導致測量不準；同時，沒有穿過裂縫的聲波直接到達接收器，會造成裂縫定位的誤差。針對這種情況，建議使用雙面斜側(cè)法，雙面斜測法能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土裂縫的平面斜測，得到的檢測結果更加準確，快速。綜合來看，超聲波檢測的穿透性較強，操作簡便，能夠快速實現(xiàn)混凝土無損探測，在水利工程混凝土質(zhì)量檢測中國應用較多，但是該種技術在使用過程中應結合具體工況確定探測參數(shù)，保證質(zhì)量檢測的精度。

三、結束語

在當前水利事業(yè)發(fā)展的背景下，為逐漸提升水利工程質(zhì)量，水利工程項目檢測人員應該認識到超聲檢測法的先進性，并掌握它的使用技術。通過檢測技術的運用及分析，選擇針對性、適宜性的檢測方法，有效提升在水利工程質(zhì)量檢測過程中的便利性和準確性，以提高水利工程項目檢測的有效性，推動水利行業(yè)工程質(zhì)量的穩(wěn)步提升，以滿足當代水利行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的需求。