青海省水利水电工程局有限责任公司 青海西宁 810000
摘要：超声波作为一种较为先进的检测手段，有着其独特的优势，在目前水利工程质量检测中得到了广泛的应用。超声波在水利工程质量检测中的应用已经有了一定的经验基础，并且现阶段发展速度十分迅速。相对于这总发展速度来讲，现阶段超声波在水利工程质量检测中的应用质量无法满足实际应用需求，这也对其质量提高有了更高的要求。在现阶段来说超声波在水利工程质量检测中的应用需要通过探索与研究才能得出进一步的结论。水利工程专业人员需要加深对超声波技术的理解，并且不断将其应用于水利工程质量检测中，这能够有效保证水利工程的建设质量提高。
关键词：超声波；水利工程；质量检测；应用
1超声波质量检测影响因素
从主观与客观的角度，环境、方法、设备、耦合剂和人为等因素均可对超声波法检测精度产生影响，具体包括检测环境、设备状况、耦合剂选择、检测人员技术水平及其培训教育情况等。
1.1设备因素
结合水利工程质量检测要求和工程实践经验，选择探头的频率和扫差速度作为仪器性能主要影响因素。
1.1.1扫查速度
较被检测物体而言，超声波扫查速度与探头的移动保持同步，混凝土质量超声波检测应注意以下问题:①超声波束入射方向与被检测表面保持垂直;②为避免出现漏检的情况，检测区域应确保声束具有足够的覆盖面积。
实现混凝土检测区不漏检、超声波束全覆盖及内部缺陷大小准确判断的重要条件为:检测探头覆盖范围内有效匹配脉冲重复频率、确保入射声束的始终垂直、探头移动速度或扫描速度不能过快。设C1、H为被检测物体中超声波的传播速度与待监测物体的厚度，探头覆盖区的辐射直径和扫查移动速度为ψ、V，则检测物体中超声波的传播时间T1和探头的扫查时间T2计算式为:T1=2H/C2、T2=ψ/V。为了确保检测区的全覆盖，扫描和传播时间应满足关系式T1≤T2。
根据以上方法，扫查速度V应符合关系式为V≤C2ψ/2H，则一定时间内超声波探头扫查的有效距离应明显大于探头的移动距离。
1.1.2检测探头频率的选择
从原理的角度，发射波长的1/2为所能检测到的物体内部的缺陷最小尺寸，因此在满足待检测物体被超声波频率穿透的情况下应尽可能的选用大功率、高频率的发射探头。
1.2耦合剂因素
实际工程中被检测物体通常为不完全规则的表面，从而使得超声波检测作业时探头与接触面之间未能紧密贴合而存在一定的空隙。为了能够消除空隙影响及确保被检测物体顺利贯入超声波，通常选用一种液体耦合剂来消除空隙。当前，合成机油、化学浆糊、甘油和水玻璃等为最为常见的耦合剂。在被检测物体表面涂抹一层耦合剂形成耦合层，超声波检测受影响程度和耦合层的厚度直接相关，厚度越小其影响程度越低。所以，针对耦合剂涂刷过厚或被检测表面过于粗糙的情况，为改善检测环境及减少涂抹层厚度应预先抛光整平待测物体表面。
1.3环境因素
混凝土检测受被测物体的地理位置、空气中的湿度及外界温度等因素影响，如检测结果在高氯、温度及湿度过低或过高的情况下均可发生较大的差异，尤其是受环境影响较为显著的物理变化或化学反应的检测构件，对检测环境的要求更高。
2超声波在水利工程质量检测中的应用
2.1超声波在钢焊缝缺陷检测中的应用
超声波与X射线作为水利工程质量检测过程中最重要到的两种方式，也是钢焊缝质量检测最常用的方法。水利工程施工过程中会留下大量的钢焊缝，同时由于钢焊缝结构物尺寸交到，在水利工程施工过程中受到外界影响较大，使得钢焊缝质量无法得到提升，这也对钢焊缝质量检测提出了更高的要求。钢焊缝的质量检测过程需要利用超声波检测才能确保其经济性能的优良。利用超声波对钢焊缝质量进行检测过程中，由于金属晶粒存在声阻抗较大、尺寸较小等特征，给检测过程带来一定困难，因此需要考虑到金属晶粒的特征，对其缺陷进行检测。而超声波检测能够检测出其中存在的细小缺陷，同时根据其倾斜角度将超声波射到需要被检测的钢焊缝中。水利工程在建设过程中，压力引水管道主要材料为钢，且钢管直径较大。超声波在钢焊缝质量检测中进行应用时，超声探头发出主频率为2．5MHz的超声波，以一定角度对其进行斜角入射，透过待检测钢焊缝，将钢焊缝中存在的缺陷通过超声波的形式反射回超声探头。超声波探头通过能量转换将其反射回波转换成为电信号后输入探伤仪，经过处理后将其基线显示在显示屏上，根据其缺陷反射波能够精准确定钢焊缝中缺陷存在的具体位置，通过反射波幅及变化情况对缺陷性质与面积进行反应，如图1所示。
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图1超声波在钢焊缝质量检测中的应用示意图
若在钢焊缝中无缺陷的存在，超声波通过钢焊缝则无反射波存在，在显示屏上仅仅会显示起始声波。
2.2超声波在钢管壁厚度检测中的应用
在水利工程中，众多泥沙河流、水电站以及灌区等引水管都采用钢制材料，经过长时间的冲刷，管壁厚度会逐渐减小。为保证引水管道的安全性，主要针对水管厚度定期进行安全性检查。由于水利工程中的引水钢管直径较大、管线较长，一部分管段会埋在地下，由于其管体被混凝土包裹，不仅无法对钢管横截面进行测量，也无法对钢管厚度进行测量。因此，反射声波金属测厚仪对其发生超声波，虽然水管有一部分被混凝土包裹且管中有水体，但通过对已知金属材料往返时间进行测量，能够对水钢管壁厚进行检测。
2.3超声波在混凝土质量检测中的应用
混凝土作为水利工程中最重要的结构材料之一，主要用于工地材料的养护、拌和、浇筑、配料等，每一个环节对于对整个工程质量都有着重大的影响。而混凝土标准试件抗压强度对混凝土来说，作为一种间接测定值，对于混凝土在特定条件下的性能能够进行反应。在水利施工过程中，若其中某个环节存在问题，则会造成非常严重的安全隐患，因此对混凝土的质量检测十分重要。相较于传统的检测方法，超声波在混凝体质量检测中主要针对混凝土强度、混凝土缺陷以及混凝土裂缝等。超声波在混凝土强度检测的应用中，由于混凝土主要材料为人造石材与多种配料相结合，因此配料与施工不同条件下对混凝土强度也会产生不同程度的负面影响。利用超声波对混凝土强度进行检测时，通常情况下回采用超声脉冲法。其主要原理为利用超声脉冲在通过混凝土的一定速度内，由于混凝土自身的一定弹性，超声脉冲根据两者中的一定关系对其进行检测。检测过程可以利用数学模型进行辅助，保证测试结果更加精确;超声波在混凝土缺陷检测的应用过程中，想要对龄期、配合比、测试距离以原材料都固定的混凝土来说，混凝土中如果存在一定空隙或裂缝，那么超声波只能绕过空隙或裂缝传播到接收换能器。由于空气声阻抗率与混凝土声阻抗率相比较低，因此超声波在遇到空隙或裂缝时，会出现反射或散射现象，声能量逐渐出现衰弱的现象，并且其中频率较高的声能量衰弱的更快，接收信号的声速、频率以及波幅明显降低。
结束语
文章结合无损检测工程实践经验和超声波法工作原理，提出了超声波法质量检测技术及检测过程中的控制方法。干燥环境下钢结构和混凝土结构的质量检测常用方法为超声波法，该方法原理清晰、操作简便且具有较较好的经济性和较高的可靠性。采用超声波法检测混凝土和钢结构缺陷，可为提升工程质量管理与控制水平提供强有力的保障。
参考文献
［1］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.
［2］李文超，张丕状.超声波检测钢轨缺陷及定位的研究［J］.核电子学与探测技术，2012:1062－1065.