关键词：超声波； 水利工程；质量检测
引言：超声波是一种具有特殊优势的检测手段，在当今的水利工程质量检测工作中应用广泛。超声波在这一工作中的相关应用已经有了相当丰富的经验，并在这个领域中持续发展，但是现阶段超声波的应用并没有满足水利工程质量检测的需求，这将促使超声波应用的质量不断提高。同时需要水利工程行业引入理解超声波技术的专业人员，便于将其应用到水利工程质量检测中，以促使这一工程建设质量提高。
1 超声波检测技术的发明及原理
超声波是一种频率超过20000Hz的声波，一般来说不能被人类听到，属于能量集中性强的机械波，具有良好的指向性和透视性。超声波与人们的生活息息相关，因为它具有可以进行“透视”这一特点[1]，被广泛运用到医学、通讯、能量检测等方面。它对周围环境的影响很小，不会给物体带来物理性损伤，这使得运用超声波检测可以给被检测物体带来较小的损耗，超声波检测技术因此发展。
超声波检测技术主要是利用超声波通过被检测物体内部时，在与材料接触的过程中改变其内部的密度，通过采集透射波和反射波的特征变化信息，以判断对物体内部的缺陷情况。检测时根据超声波经过物体所用时间的不同，和其发射方式与接收方式的差异，可以分为脉冲反射法、共振法、脉冲透射法、衍射时差法。这四种方法都是运用超声波进行检测的方法，他们的共性是通过观察反射波频率与形状的变化检测出物体中所存在缺陷的具体位置和范围性质。具体的来说四者之间又存在差异：脉冲反射法所应用的设备只有一个超声探头，在不同材质和密度的界面上可以检测出不同的信号；共振法侧重通过观察超声波频率的变动检测物体的厚度，当波长与物体厚度成倍数关系时可以发生共振现象；脉冲透射法应用两个超声探头作为接收装置，通过改变探头位置测试物体缺陷的位置，其原理与X射线的原理基本相一致；衍射时差法相对于其他三种方法来说具有较强的复杂性，它根据反射波和衍射波两个变量的变化进行数据统计，将检测的数值利用三角关系方程进行计算，可以精确的判断缺陷的具体尺寸和所在位置。这四种方法各有利弊，应该在进行水利工程质量检测时，根据具体的实际情况和被测物的质量等因素进行选择。
2 超声波在水利工程质量检测中的具体应用
2.1 在钢焊缝缺陷检测中的应用
水利工程质量检测过程中最经常用到超声波与X射线两种方式，同样在钢焊缝质量检测中也会最多用到这两种的方式。水利工程施工过程较容受到外界因素的干预，同时受到钢焊缝结构复杂性的影响，水利工程施工过程中会留下大量的钢焊缝缺陷，使得钢焊缝质量的提升受到阻碍，这一现象对钢焊缝质量检测提出了更高的要求。在水利工程建设的过程中，把钢作为压力引水管道的主要材料，因为钢管直径较大，对其进行检测会有较大的经济压力，利用超声波检测可以确保钢焊缝质量检测过程的经济性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆利用超声波检测钢焊缝质量的过程中，要充分考虑到金属晶粒存在声阻抗较大、尺寸较小等特征，认识到它会给检测过程带来一定的阻碍，因此要事先检测其缺陷。使用超声波能够检测出金属晶粒中存在的不易被人察觉的缺陷，经过其倾斜角度的侧量和计算可以将超声波发射到需要被检测的钢焊缝中。超声波应用于钢焊缝质量检测过程中，要依据一定的角度对其进行斜角式入射，令超声探头所发射出的主频率为2.5 MHz的超声波，穿过待检测钢焊缝，在钢焊缝中对其存在的缺陷进行检测，然后以超声波的形式对回超声探头进行反馈[2]。超声波探头对所接收到的反射回波进行能量转换，将其转换成为电信号后并输入到探伤仪中，电信号被处理后会在显示屏上显示其缺陷，根据电信号饿不同表现形式，反射波准确定位钢焊缝中存在的缺陷，同时根据反射波幅及变化情况也能确定去年存在缺陷的性质与面积。如果显示屏上会一直显示起始声波的样子，就说明在钢焊缝质量检测时发现钢焊缝中无缺陷存在，超声波通过钢焊缝时就产生反射波。
2.2 在钢管壁厚度检测中的应用
水利工程的建设涉及到多条河流、面积广大的灌溉区以及数量众多的水电站，其中所使用的引水管大都是用钢制材料建造的，在水流的长时间冲刷作用下，引水管的管壁会变得薄而脆弱。为保证水利工程建设中引水管道的安全，需要定期对其进行安全性检查，主要检查钢管壁的候府是否符合安全标准。由于水利工程中的引水钢管一般线路长、直径大，为减少用地面积，施工队伍会将部分管段埋在地下，这部分管体由于常年被混凝土包裹外部异常坚硬，常规方法无法对其钢管的横截面积和厚度进行测量[3]。因此，需要利用超声波，使用反射声波金属测厚仪测量其厚度，通过计算水管外部的混凝土厚度和其中流动水体的密度，根据已知金属材料往返所需的时间，能够明确检测出对钢管壁的厚度。
2.3 在混凝土质量检测中的应用
混凝土是水利工程建设中最主要的结构材料，它所参与的每一个环节都会在很大程度上影响整个工程的质量。因此，混凝土质量的检测是整个检测过程中最为重要的一部分。标准试件抗压强度是混凝土在特定条件下进行的性能反应，是一种通过间接测定得到的值。超声波检测和传统的检测方法相比，有更广泛的应用性，例如在针对混凝土缺陷、抗压强度及裂缝残缺程度等项目的检测中都可以使用超声波进行检测[4]。由于混凝土主要是将人造石材与多种配料相调配形成的，因此极容易受到施工条件与材料质量的影响，在其复杂的形成过程中，每一种条件的变化都会给混凝土的制作带来产生不同程度的影响。一般采用超声波脉冲法对混凝土的强度进行检测，其主要利用超声脉冲在通过混凝土时会受到混凝土自身弹性的影响，计算超声脉冲通过时所用的速度，根据两者的关系可以对其强度进行检测。
结语：超声波在水利工程质量检测中的应用可以涉及到多个方面，有着较为广阔的发展前景。相较于传统的水利工程质量检测方法，超声波检测有着适用范围广、检测结果准确等优势。但是超声波的应用与检测对技术的要求很高，这需要我国国内的超声波技术研发者做好研发工作，推动超声波技术得到更广泛的使用，同时也需要水利工程建设和管理人员掌握利用超声波检测技术的技巧。
参考文献：
[1]洪俊.超声波影响下水利工程质量检测可行性研究[J].黑龙江水利科技,2019,47(02):158-159+168.
[2]郑素蕊.试析水利工程质量检测中无损检测技术的实践[J].科技创新与应用,2019(01):175-176.
[3]胡春涛.超声波在水利工程质量检测中的应用[J].水科学与工程技术,2018(01):82-85.
[4]袁冶.浅析无损检测技术在水利工程中的应用[J].科技展望,2015,25(03):66.
论文作者:罗春雨
论文发表刊物:《城镇建设》2019年22期
论文发表时间:2019/12/16
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