董伯明（惠州市水利水電工程質量檢測站　廣東　惠州　516001）

超聲脈沖法在水利工程質量檢測中的應用

董伯明
（惠州市水利水電工程質量檢測站廣東惠州516001）

超聲波是機械波的一種，在介質傳播過程中有著反射或者是散射現(xiàn)象，據(jù)此可檢測介質結構變化甚至是介質出現(xiàn)的本質變化，具有檢測速度快、結果準確、方法可靠等優(yōu)點，因此超聲脈沖法在水利工程的質量檢測中發(fā)揮著較大的作用。作為水利工程質量檢測的一種常用方法，超聲脈沖法為促進水利工程的發(fā)展起到了關鍵作用。本文就超聲脈沖法在水利工程鋼焊縫質量檢測、管壁厚度檢測以及混凝土質量檢測三方面的應用進行分析，提出了具體有效的質量檢測方法，為該技術的深入研究和發(fā)展打下了良好的基礎。

超聲脈沖法；水利工程；質量檢測；應用

1　超聲脈沖法的概念以及特點分析

波動是物質運動的一種形式，它有兩種不同的類型，一種是機械波，另一種是電磁波，其中機械波是指機械在彈性介質中振動產生的波動，一般以水波或者是聲波的形式表現(xiàn)出來。聲波也可說成是彈性介質傳播的機械波，當其在介質中進行傳播時，就會將能量逐層傳播出去。聲波在介質中傳播時，為使其具有較大的能量，應該保持較高的傳播頻率。人們往往聽到的聲波范圍一般在20HZ～20000HZ，這樣的聲波被稱為可聞聲波。當超出該范圍時，人的耳朵是聽不到的，而這種超出可聞聲波范圍的聲波被稱為超聲波。超聲波也屬于機械波，其特點主要是頻率高，傳播能量大。超聲波的傳播過程中有著反射或者是散射現(xiàn)象的出現(xiàn)，通過這種現(xiàn)象能夠看出介質結構變化甚至是介質出現(xiàn)的本質變化。一般人們在研究過程中會借助于這種波來分析參數(shù)或者是頻率的變化，從中更為深入的了解介質中的一些信息。由于超聲波的傳播過程中有多種可見現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而對混凝土結構的檢測或者是金屬結構的檢測有著較大的幫助。

為了不讓介質在傳播的過程中受到連續(xù)波的影響，一般需要對被測介質的結構特征進行分析，主要采用的分析儀器是介質的超聲波聲學參數(shù)，超聲波探測儀器能夠以一定的重復頻率間斷的發(fā)射超聲脈沖波。超聲脈沖波是一組復頻波，這組復頻率主要由不同頻率的余弦波組成。超聲換能器上的標稱頻率是復頻率固有的主頻率。因此，可以將超聲脈沖法歸集是使用超聲脈沖波檢測介質的結構性能的方法。

2　超聲脈沖法在水利工程檢測中的應用分析

2.1鋼焊縫質量檢測中對超聲脈沖法的應用

超聲脈沖法以及X射線法是工程建設中進行鋼焊縫質量檢測最常用的方法，由于水利工程施工中預留的鋼焊縫數(shù)量相比其他工程施工中的數(shù)量大，焊縫的結構物尺寸也比較大，受到施工環(huán)境等因素的影響，對于施工焊縫質量的檢測有了更高的要求，只有使用超聲脈沖法對焊縫質量進行檢測才能夠顯示經濟性能。使用超聲脈沖法進行鋼焊縫質量檢測時，由于金屬晶粒存在尺寸小、聲阻抗較大的特征，使用超聲脈沖波能探測出其中間的微小缺陷，超聲脈沖波通過傾斜的角度穿射到需要檢測的鋼焊縫中，如果波光反射到超聲脈探頭，就說明焊縫內部存在缺陷，對于缺陷位置的確定也可以使用超聲脈沖波檢測。由于超聲探頭中裝有超聲換能器，這種儀器能夠通過壓電效應將焊縫缺陷位置反射的回波轉換為電信號然后輸入到探傷儀，這樣就會在探傷儀的屏幕上出現(xiàn)反射波波幅，通過波幅能夠確定具體的缺陷位置，也可以由波幅的大小看出焊縫內部缺陷的大小。使用超聲脈沖波檢測的鋼焊縫沒有缺陷時，就不會出現(xiàn)超聲脈沖波反射。

在水利工程施工中，由于其壓力引水管道多為鋼管，這種管道的管徑相對較大，用于生產壓力鋼管的多為工業(yè)用的鋼板卷，將其進行焊接就會變成管節(jié)，然后運送到工地進行焊接以及安裝。工廠在生產水電壓力飲水鋼管時，為確保卷制鋼管質量不會出現(xiàn)問題，需要利用板材檢測專用的超聲波探測儀器對鋼板進行檢查，在沒有發(fā)現(xiàn)質量問題的情況下才能夠進行安裝或者是焊接。在進行鋼管焊接過程中，由于鋼管的數(shù)量相對較多，外加鋼管有著較長的管徑，使用超聲脈沖法進行檢測能夠好的保障施工中鋼管的焊縫質量。陜西一城市在建設供水應急工程時，需要在壓力引水管線中設置一定長度的鋼管段，由于施工中需要將一些過溝鋼管埋設在地面下，但是受到施工工期的限制，外加工程的施工時間處于雨季，使得雨水流入安裝好的管溝，造成管壁支護安裝問題和管道回填困難。為了提高鋼管的焊接質量，方便工程在短時間內完成施工，在進行鋼管焊接時施工人員完成一段焊接就會使用超聲脈沖探傷儀對焊接的部分進行檢測，質量合格的焊接可以繼續(xù)進行下一道工序，若是出現(xiàn)質量問題就需要重新進行焊接，這樣一來不僅降低了工程施工的費用，同時能夠縮短工程的施工時間。

2.2超聲脈沖法在管壁厚度檢測中的應用

眾所周知，黃河是一條泥沙相對較多的河流，在含有泥沙的水流沖擊下，灌溉區(qū)域以及水電站的引水鋼管管壁厚度會逐漸減小。為了增強管道的質量，避免出現(xiàn)質量問題，施工單位相關人員需要定期對鋼管管壁狀況進行檢查。在預埋鋼管時，由于其管線長外加管徑相對較大，一些在地下預埋的管線會被混泥土包裹，無法對其進行測量，使用普通的檢測方法對鋼管的壁厚也難以進行檢測。在這種情況下，采用脈沖超聲波金屬探測儀檢測已知聲速中的金屬材料往返時間，在檢測過程中還會清楚的了解金屬材料的厚度，可以通過鋼管露在外側的部分管道的檢測猜測被混凝土掩埋的另一側管厚，最終會得出管壁的厚度。

2.3水利工程混凝土質量檢測中對超聲脈沖法的應用

混凝土是建筑工程施工中最為常用施工材料，通常被用于施工的各個環(huán)節(jié)。如果一個環(huán)節(jié)的使用稍有不慎就會對其他環(huán)節(jié)的質量造成影響。對于結構混凝土來說，其標準試件的抗壓強度能夠通過混凝土的性能反映出來，在工程施工中，如果一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會導致混凝土標準試件的可信度降低，這時施工的混凝土不再代表整個施工中所用混凝土的真實狀態(tài)。

因此，需要對混凝土的強度進行檢測時，可以從結構中采樣使用破損檢測法，但是這種檢測方法只能檢測其強度，不能檢測混凝土的缺陷，隨著超聲波檢測法的發(fā)展，在混凝土檢測中逐漸被應用，這一檢測方法不僅能夠對混凝土的強度進行檢測，同時還能夠檢測其中存在的缺陷。

2.3.1超聲脈沖法對混凝土強度的檢測分析

混凝土是由多種配料配制而成的人造石材，其配料以及施工條件的不同在一定程度上會對混凝土的強度造成影響。因此，在對混凝土的強度進行檢測時人們往往會選擇超聲脈沖法，應用這種方法進行檢測的原理是超聲脈沖波通過一定的速度能夠穿透混凝土，外加混凝土自身的彈性性質，超聲脈沖波就是根據(jù)這兩者之間的關系來對混凝土進行檢測。在檢測中，還需要加以數(shù)學模型，使得檢測更具有科學性。超聲脈沖法是目前建筑行業(yè)對混凝土強度進行檢測的比較準確的方法。

2.3.2超聲脈沖法對混凝土缺陷的檢測分析

通常情況下，當混凝土的原材料以及配合比一定的條件下，超聲脈沖波穿過混凝土的速度越快，就證明該混凝土的強度越高，混凝土的內部就會越密實。在混凝土沒有空洞的地方或者是混凝土沒有縫隙時，超聲脈沖波就會以特別快的速度穿過，若混凝土內部存在縫隙時，這種檢測波就會繞道而行，并且在有縫隙的地方出現(xiàn)反射或者是散射的現(xiàn)象。人們可以通過超聲脈沖波的測量值判斷出混凝土縫隙出現(xiàn)的位置，也能夠判斷出混凝土空洞出現(xiàn)的范圍以及長度大小。在這一檢測過程中，由于超聲脈沖波的檢測設備相對簡單，并且操作方便，其檢測結果也比較準確。但是由于超聲脈沖法自身是一種新型的技術，難度較高，因此還存在許多未被發(fā)掘的潛能，在技術方面還需要進行深入研究。

3　結論與建議

本文對超聲脈沖在鋼焊縫質量檢測、鋼管壁厚檢測和混凝土質量檢測三方面的檢測方法進行詳細介紹。利用超聲脈沖波斜度穿到鋼焊縫中的波光反射可檢測焊縫是否存在缺陷及缺陷的具體位置；通過檢測脈沖超聲波在已知聲速中的金屬材料往返時間可檢測管壁厚度；通過超聲脈沖波在混凝土中穿過的速度可判斷混凝土的強度和缺陷。鑒于超聲脈沖法較傳統(tǒng)檢測方法有的諸多優(yōu)點，其在水利工程質量檢測中應用廣泛。但由于該技術所涉及領域眾多，檢測技術和方法要求較高，我國目前對超聲脈沖法在水利工程的研究還不夠深入，檢測方法有限，因此，還需加大在該領域的研究與試驗，從多個角度以及多方面研究出更為有利的檢測方法與策略，以便更好的適應水利工程質量檢測要求和促進水利工程的全面發(fā)展。陜西水利

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（責任編輯：李蕊）

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