探析水利工程無損檢測技術(shù)

于美超

【摘要】水利工程是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要一環(huán)，其質(zhì)量與國民經(jīng)濟息息相關(guān)。但是在水利工程的建設(shè)和運營過程中，出現(xiàn)很多工程質(zhì)量問題，因此需要通過檢測技術(shù)，提前發(fā)現(xiàn)和解決問題，而通過無損檢測技術(shù)，可以在不破壞結(jié)構(gòu)的前提下，完成檢測作業(yè)，從而采取措施保障檢測項目的質(zhì)量安全。因此，開展水利工程的無損檢測技術(shù)研究有著重要的意義。在目前國內(nèi)水利工程的質(zhì)量檢測過程中，通過無損檢測技術(shù)與傳統(tǒng)檢測手段的對比，發(fā)現(xiàn)無損檢測技術(shù)在水利工程中具有重要作用以及優(yōu)勢。本文從分析無損檢測技術(shù)的基本概念入手，討論了無損檢測技術(shù)在水利工程中利用的可行性，給出了回彈法、超聲法、紅外線法等現(xiàn)代無損檢測技術(shù)的原理和適用性，旨在指導(dǎo)工程實踐，幫著水利工程技術(shù)人員更好的開展檢測工作。

【關(guān)鍵詞】水利工程;無損檢測;技術(shù)

Discussion on Nondestructive Testing Technology of hydraulic engineering

【Abstract】 water conservancy project is an important part of national infrastructure construction， and its quality is closely related to the national economy. However， in the construction and operation of water conservancy projects， there are many engineering quality problems， so it is necessary to find and solve the problems in advance through testing technology. Through nondestructive testing technology， the testing operation can be completed without damaging the structure， so as to take measures to ensure the quality and safety of testing projects. Therefore， it is of great significance to carry out the research on Nondestructive Testing Technology of hydraulic engineering. In the current quality testing process of domestic water conservancy projects， through the comparison between nondestructive testing technology and traditional testing methods， it is found that nondestructive testing technology plays an important role and advantages in water conservancy projects. Starting with the analysis of the basic concept of nondestructive testing technology， this paper discusses the feasibility of the application of nondestructive testing technology in hydraulic engineering， and gives the principle and applicability of modern nondestructive testing technologies such as rebound method， ultrasonic method and infrared method， in order to guide engineering practice and help hydraulic engineering technicians better carry out testing work.

【Key words】 hydraulic engineering; Non destructive testing; technology

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.13.063

引言：

水利工程是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。它們不僅具有防洪排水的功能，而且可以提高國家水資源利用的合理性。為此，近年來國家對水利工程投入了大量資金，使得水利工程不斷增加。以下是施工質(zhì)量問題或項目時效問題。不管問題的性質(zhì)如何，一旦發(fā)生，可能會影響水利工程的安全穩(wěn)定運行。但是，表面上有些問題很難找到，會在一定程度上影響項目質(zhì)量檢查的完整性。無損檢測技術(shù)可以解決這個問題，支持項目質(zhì)量檢測的順利進行。因此，有必要加強對其應(yīng)用的研究。

1、無損檢測技術(shù)概述

水利工程質(zhì)量檢測可以做到不損傷結(jié)構(gòu)或者對結(jié)構(gòu)安全造成影響較小的情況下開展工作;一般來說化學(xué)手段會造成材料損傷，所以無損檢測技術(shù)往往是采用物理手段進行，能有效判斷水利工程內(nèi)在質(zhì)量狀態(tài);無損檢測技術(shù)主要作為國內(nèi)水利工作質(zhì)量控制的一種重要方法，保障好國內(nèi)水利工程安全使用以及運行，同時也能夠更好的保證水利工程建設(shè)的質(zhì)量安全，有利于提高水利工程整體的作業(yè)效率，促進工程建設(shè)發(fā)展更加科學(xué)有序。在中國發(fā)展水利建設(shè)中，無損檢測技術(shù)也有著重要的作用。無損檢測技術(shù)通過在不影響主體力學(xué)性能的情況下進行物理量的現(xiàn)場測試來計算結(jié)構(gòu)和材料的技術(shù)特性或特定指標(biāo)。無損檢測技術(shù)具有運行平穩(wěn)、簡單的特點，能夠較好地反映水利工程質(zhì)量，取代一些傳統(tǒng)的檢測手段，促進了我國水利工程的合理、快速發(fā)展。

2、無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢

2.1連續(xù)性

傳統(tǒng)的檢查方法需要抽樣檢查、重復(fù)采樣和單獨檢查，因此檢查過程不連續(xù)，檢查周期長，無法立即獲得檢查結(jié)果。當(dāng)檢查數(shù)量較少時，效果并不明顯，但水利工程的建設(shè)范圍很廣，可核查的領(lǐng)域也很多。傳統(tǒng)的檢查方法會導(dǎo)致較長的檢查時間，從而影響后續(xù)的施工過程。完整的測試技術(shù)可讓您持續(xù)測試偵測到的目標(biāo)，確保持續(xù)、即時及可靠的資料，并持續(xù)提升原始資料的準(zhǔn)確性、改善時間使用效率，以及確保水利工程的進度。

2.2遠(yuǎn)距離檢測

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，測試技術(shù)與信息技術(shù)之間的緊密聯(lián)系不斷增強，測試工作的效率和水平也大大提高。「完整的測試技術(shù)加上資訊技術(shù)」可在遠(yuǎn)端進行，也就是說，所有的建筑工程偵測點資訊都可以安裝在適當(dāng)?shù)难b置上，同時購買者也可以將資料傳送到適當(dāng)?shù)慕邮昭b置，讓工作人員能夠壓縮并分析偵測結(jié)果。

3、無損檢測技術(shù)應(yīng)用中的不足

因為超聲波容易影響外部濕度、溫度、無間隙等，需要提高超聲回彈綜合法的測量精度。在某些表面處理過程中，檢查人員通常會發(fā)現(xiàn)超聲波校準(zhǔn)的集成可用于測量硬度。由于鋼液容器具有較高的水密度，因此超聲波回彈綜合法測得的值不準(zhǔn)確。此外，在搜索過程中，無損檢測技術(shù)的檢測效率相對較低，這也是由于當(dāng)前無損檢測技術(shù)的技術(shù)和物質(zhì)限制所致。因此，在未來的開發(fā)過程中，需要對無損檢測技術(shù)進行更全面的改進，以便在水利工程質(zhì)量控制中得到更好的應(yīng)用。當(dāng)施工單位對某些重要的隱蔽工程和重要的水利工程項目進行無損檢測時，還應(yīng)根據(jù)無損檢測過程的實際情況進行無損檢測，并確認(rèn)抽樣檢測。采樣結(jié)果可作為水利工程審核和評估的重要基礎(chǔ)。

4、水利工程中的無損檢測技術(shù)

4.1回彈法檢測技術(shù)

在水利工程中大量使用了混凝土，回彈法檢測技術(shù)的原理主要是通過彈簧的驅(qū)動來不斷的觸及混凝土的表面，能夠測量出回彈的整體程度，可以判斷混凝土的強度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，這是一種更加方便快捷的一種檢測方法，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，同時，回彈法檢測設(shè)備簡單，易操作，有利于更好的實現(xiàn)檢測技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用。

4.2地質(zhì)雷達法

地質(zhì)雷達的工作原理是利用超高頻電磁波檢測電子分布。檢測需要通過天線將高頻電磁脈沖以寬帶短脈沖的形式發(fā)送到混凝土中。當(dāng)電磁脈沖在不同的電子設(shè)備接口上相遇時，會被反射或散射。接收天線可以接收這些信號，分析信號，并根據(jù)公式計算結(jié)果。檢查時，高頻電磁脈沖的行進路徑和波形會根據(jù)電子特性和幾何形狀臨時更改。如果混凝土保護層有洞，雷達輪廓的相位和幅值將發(fā)生相應(yīng)變化，并發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤。當(dāng)電磁波沖擊鋼筋的尺寸時，它會反射出所有東西，顯示出雷達輪廓的強烈異常，并分析鋼筋在混凝土中的分布。通過將gpr所獲得的所有信息與通用特殊介質(zhì)的電氣參數(shù)進行比較，我們基本上可以評估各種介質(zhì)的存在和分布情況，以便對樹的缺陷進行全面評估。

4.3磁粉探傷無損檢測技術(shù)

磁粉探傷無損檢測技術(shù)是建筑工程鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測中常用的檢測方法。磁粉探傷無損檢測技術(shù)能夠快速檢測出鋼結(jié)構(gòu)是否存在質(zhì)量問題。在實際工作中，檢測人員需要先對鋼結(jié)構(gòu)進行磁化處理，經(jīng)過處理后的鋼結(jié)構(gòu)表面將會分布比較均勻的磁力，然后在鋼結(jié)構(gòu)表面均勻撒上磁粉，最后在光照下仔細(xì)觀察磁粉在鋼結(jié)構(gòu)表面的分布情況：如果磁粉均勻分布，則說明鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量沒有問題;如果磁粉不規(guī)則或斷斷續(xù)續(xù)分布，則說明鋼結(jié)構(gòu)存有裂縫或者缺陷。有損的鋼結(jié)構(gòu)磁化程度和無損的鋼結(jié)構(gòu)磁化程度在著較大差異。因此，磁粉探傷無損檢測技術(shù)可以幫助檢測人員比較直觀地、快速地檢測鋼結(jié)構(gòu)是否存在質(zhì)量問題。磁粉探傷無損檢測技術(shù)具有應(yīng)用比較簡單、成本較低、無損性等優(yōu)點，它在鋼結(jié)構(gòu)無損檢測中應(yīng)用的價值較高。

4.4光纖檢測方法

光纖傳感器可用于檢測和傳輸光纖存儲技術(shù)的結(jié)構(gòu)故障，并將結(jié)構(gòu)特性轉(zhuǎn)換和直接發(fā)送到光學(xué)信號，以便直觀地檢測技術(shù)結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的偵測技術(shù)相比，此技術(shù)具有許多優(yōu)點，例如高干擾效能、高外部負(fù)載，以及由感應(yīng)器所產(chǎn)生的高腐蝕。它仍可在嚴(yán)苛的偵測環(huán)境中提供相對精確的偵測結(jié)果。此外，該傳感器重量輕，體積小，實用性強，但由于制造成本高，無法廣泛使用。

4.5紅外線成像檢測技術(shù)

紅外檢測技術(shù)是一種新的檢測技術(shù)，用于檢測其質(zhì)量問題，以檢測建筑技術(shù)中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性是否發(fā)生了變化。該技術(shù)通過紅外攝像機以電子方式存儲混凝土的連續(xù)紅外輻射信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換為混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷和損失的溫度場分布圖，并進一步評估其質(zhì)量。紅外線掃描技術(shù)的優(yōu)勢在于，它可以評估內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否損壞或未接觸到建筑，快速掃描不同的溫度場，并執(zhí)行遠(yuǎn)程掃描。

4.6雷達波無損檢測技術(shù)

目前，在水利工程質(zhì)量檢測中，雷達波無損檢測技術(shù)的應(yīng)用比較成熟。雷達波無損檢測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)為以下幾點：（1）雷達波穿透力十分強大。（2）檢測范圍大。它能夠檢測建筑工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至還能夠有效檢測混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的裂縫，這是其他無損檢測技術(shù)無法達到的優(yōu)勢。雷達波無損檢測技術(shù)與紅外線無損檢測技術(shù)都是無接觸的檢測方法。（3）對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑工程，雷達波無損檢測技術(shù)也能發(fā)揮作用。雷達波無損檢測技術(shù)可以通過雷達波來探測建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。雖然混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)會影響雷達波的傳播速度，但是雷達波反饋信息能夠準(zhǔn)確反映混凝土內(nèi)部缺陷及損傷情況。雷達波無損檢測技術(shù)操作簡單，在一般情況下，檢測人員只需要將雷達波發(fā)射至建筑體表面，根據(jù)雷達波發(fā)射的方向和速度變化，就能準(zhǔn)確判斷建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量是否存在問題。

4.7自然電位法

自發(fā)電位法也是水利施工質(zhì)量檢測中常用的無損檢測技術(shù)。該方法通常采用高內(nèi)阻自發(fā)電位裝置進行混凝土檢測，并用裝置界面中的雙電位差對鋼筋的腐蝕進行評定。以水利工程為例，需要依次移動飽和硫酸銅電極，并用該方法記錄檢測過程中的實時數(shù)據(jù)信息。檢測完成后，可以看出區(qū)域陰影是腐蝕發(fā)生的地方。檢測人員可以用這種方法現(xiàn)場檢測鋼筋的腐蝕情況，得到的檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

4.8聲發(fā)射檢測技術(shù)

聲發(fā)射檢測技術(shù)是一種常見的物理現(xiàn)象。當(dāng)材料或結(jié)構(gòu)受到外力或外力扭曲或破壞時，重力能以彈性波的形式釋放。這種現(xiàn)象稱為聲輻射。噪音污染（AE）是固體內(nèi)部的故障或潛在故障，它是由外部環(huán)境的影響而自動產(chǎn)生的。許多材料的聲發(fā)射信號強度非常低。從聲波發(fā)射的彈性波會傳到材料表面這是一種很弱的機械振動。借助敏感的電子技術(shù)、信息技術(shù)和信號處理手段，這種現(xiàn)象成為人們可以識別的信號。因此，我們可以解釋結(jié)構(gòu)性內(nèi)部故障的變化，并評估聲發(fā)射源的位置和位置。聲發(fā)射是一種動態(tài)無損檢測方法，在無損檢測設(shè)備（如超聲波或放射測試）中不可用。聲音發(fā)射的能量來自于物體本身。聲發(fā)射檢測可基本檢測和評估整個結(jié)構(gòu)的缺陷狀態(tài);由于組件的幾何形狀不會限制在其他檢測方法有限的情況下的聲發(fā)射檢測技術(shù)，因此，聲發(fā)射檢測技術(shù)可以檢測組件的內(nèi)部復(fù)雜性。

4.9碳化深度測量法

在該檢測方法的實際應(yīng)用中，有關(guān)人員必須用電錘儀器對檢測位置進行預(yù)處理，及時清洗沖壓過程中的粉末，然后將濃度約為1%的苯酐醇溶液倒入孔中。相關(guān)工人應(yīng)充分合理地利用碳化深度儀和測量滑塊測量變色表面和深度，碳化深度為最終測量指標(biāo)。為了充分保證增強保護層機構(gòu)和內(nèi)部部件數(shù)據(jù)的真實性，應(yīng)積極利用增強定位掃描儀器進行操作。所有測量工作完成后，有關(guān)人員仍需整理分析最終數(shù)據(jù)，詳細(xì)分析鋼橋面厚度的數(shù)據(jù)信息和混凝土碳化程度的信息。鋼鐵復(fù)蓋厚度指數(shù)較低時，鋼筋及其相關(guān)部件在水利工程后期運行中極易腐蝕，難以充分保證水利工程的質(zhì)量和安全。

5、無損檢測技術(shù)在水利工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

5.1混凝土強度和質(zhì)量測試

保留混凝土砌塊和現(xiàn)場鉆孔方法是最常用的強度校核方法。超聲變化與混凝土之間很難建立簡單的線性數(shù)學(xué)模型，混凝土通常被認(rèn)為是彈性塑性同質(zhì)材料。由于混凝土構(gòu)件的復(fù)雜性和多樣性，超聲波檢測結(jié)果往往存在一定差異。超聲波傳輸速度直接關(guān)系到原料的質(zhì)量。即使原料相同，超聲波速度也因混凝土配合比不同而異。硅酸鹽等礦物補充劑含量越高，水泥細(xì)度越高，超聲波傳輸速度隨著補充劑細(xì)度的增加而提高，表明混凝土強度較高，與混凝土的實際情況相矛盾。此外，當(dāng)存在太多粗集料時，超聲波傳輸速度較快，因此檢測到的強度值較高。因此，為了提高混凝土強度校核的精度，應(yīng)應(yīng)用混凝土老化聲速、含水量聲速、振幅聲速、阻尼系數(shù)聲速和超聲波聲速混凝土等綜合多參數(shù)方法。

5.2金屬結(jié)構(gòu)測試

對金屬結(jié)構(gòu)進行檢查時，通過檢查防腐涂料，可以全面加強對金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部松動和孔的檢查。從而可以通過結(jié)合具體測試數(shù)據(jù)確定金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并積極采取相應(yīng)措施確保金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。金屬結(jié)構(gòu)的無損檢測也可以通過焊接故障檢測方法進行。與前者相比，焊接拉床檢測方法具有較高的應(yīng)用價值和檢測效果。因此，具體的質(zhì)量檢查要求相關(guān)人員首先在焊接故障檢測和檢查過程中定義質(zhì)量要求。項目檢查過程允許將相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)合起來評估測試結(jié)果并報告結(jié)果。焊接故障檢測范圍更廣、更全面，可以充分反映水利工程檢測中存在的各種問題，檢測過程更直觀、針對性更強。

結(jié)語：

水利工程是為了控制、利用和保護地表及地下的水資源與環(huán)境而修建的各項工程建設(shè)的總稱。在水利工程中，大量應(yīng)用了混凝土結(jié)構(gòu)，采用無損檢測技術(shù)，可以較好的檢測工程質(zhì)量。本文分析了無損檢測技術(shù)在水利工程中的可行性，探討了回彈法、超聲法、探地雷達法、聲發(fā)射法、紅外成像法等一系列無損檢測方法，分析了不同方法的原理，旨在指導(dǎo)工程實踐，促進水利工程事業(yè)蓬勃發(fā)展。

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