超声波无损检测技术的发展与应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

超声波无损检测技术的发展与应用

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：鲁长安

[导读] 摘要：简要阐述了超声波无损检测技术的原理与优点，着重分析了超声波检测技术在建筑工程桩基质量检测、电气设备局部放电故障检测以及铁路钢轨检测过程中的应用情况，超声波无损检测技术可以快速检测出故障位置和范围，提高检测效率。

        扬州市伟业工程检测有限公司江苏扬州 225007
        摘要：简要阐述了超声波无损检测技术的原理与优点，着重分析了超声波检测技术在建筑工程桩基质量检测、电气设备局部放电故障检测以及铁路钢轨检测过程中的应用情况，超声波无损检测技术可以快速检测出故障位置和范围，提高检测效率。
        关键词：超声无损检测技术；工作原理；质量检测
        1.无损检测技术简介
        1.1超声导波技术
        导波是在波导结构中传播的超声波，具有频散特性。由于一次激发的导波在不同材料、几何形状中传播时其频率与群速度具的特定关系可用频散曲线进行描述，所以当工件内部出现缺陷时，接收到的回波将发生变化。对缺陷波形的信号进行分析便可对缺陷进行判断和定位。
        1.2声发射检测技术
        声发射是固体材料或构件因受力产生塑性变形至断裂的过程中，储存的应变能断续地发射出瞬态弹性波的现象，通过接收材料的生发射信号并进行分析，可评定材料的性能或监测构件的破坏过程从而实现设备探伤。存在缺陷的被检工件在外加应力的作用下，从缺陷处释放出弹性波经工件表面的传感器接收后被放大处理，对波形进行分析可确定缺陷的性质。该检测方法对线性缺陷的敏感性较强，可获取缺陷的连续信息实现实时监测。
        1.3磁记忆检测技术
        磁记忆检测技术又称漏磁检测技术，由俄罗斯科学家针对铁磁性材料的无损检测方法提出，该检测技术在传统的磁粉检测技术上发展而来。地磁场中应力集中区和形状突变区铁磁性材料的磁性会产生永久性变化，即具有磁记忆性，使得金属构件在该处的磁导率远远小于其他区域从而形成漏磁场，通过对漏磁场的检测可确定被检设备的应力集中区和形状突变区。
        1.4红外热成像无损检测技术
        红外热成像无损检测技术的工作原理是红外热成像。相位法红外无损检测利用调制激励源在被测物体内部产生周期热波，在被测材料内部造成稳态或瞬态不均匀温度场，使被测材料内部缺陷显示出来。物体内部缺陷产生的反射由于受到入射波的干扰而在物体表面形成一个可被红外热像仪记录的波形，用红外热像仪采集多幅热图像，经过图像序列信号重构，得到被测物体表面温度变化信号，提取被测物体表面各点温度变化的相位图和幅值图，据此可判定缺陷的存在和特征。
        1.5地质雷达检测技术
        探地雷达或地质雷达简称 GPR，是一种新型有效的目标探测设备。它通过发射天线发射高频宽带电磁波，然后利用接收天线接收来自目标物的回波（该回波可能是介质界面的反射波、异常体的散射波或者是经过某一路径到达接收天线的透射波），最后通过对回波的分析，推断目标物体结构。根据所接收波的返回时间、幅度与相位信息，可推断介质的结构和性质等。
        2.超声波无损检测技术的应用
        由于超声波无损检测技术灵敏度高、操作简单、检测效率高、检测范围广等，被广泛应用于建筑工程、电气工程以及泄漏检测等领域，弥补了传统检测技术的不足，有利于实现机械设备的预防性检修。
        2.1超声波无损检测技术
        在建筑工程桩基检测中的应用桩基是建筑工程的基础，承担建筑结构上层负荷。桩基工程属于隐蔽性工程，一定程度上增加了施工质量检测的难度。随着我国建筑行业的发展，桩基越来越复杂，任何一个环节都可能影响到桩基质量。因此，需要加强桩基工程质量检测，检测内容包括桩基成孔质量、桩基承载能力以及桩基完整性。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

将超声波无损检测技术应用于桩基检测过程中，利用超声波在相同技术条件下混凝土传播的时间、接收声波的振幅和频率等判断桩基内部的质量缺陷。超声波在桩基传播的速度与混凝土的密实度有关，如果超声波传播速度快，则表示混凝土比较密实；反之，则表示混凝土不密实。当桩基混凝土结构存在缝隙等问题，则会破坏混凝土结构的整体性，超声波介质沿着桩基传播过程中，会自动绕开孔洞或裂缝进行传播并反射到超声波检测仪器的接收器上，声波传播的路径延长，则检测时间过长或者超声波速度下降。因此，利用超声波介质传播过程中混凝土结构声学参数变化，确定桩基质量缺陷位置、范围及大小。世界上最高的桥梁———四渡河特大桥的桩基检测技术采用超声波无损检测技术，由于大桥主垮长度为900m，塔顶到峡谷谷底的高差达到了650m，是全世界首座跨度达到900m以上的特大悬索桥。常规检测技术无法对桩基进行检测，因此采用超声波无损检测技术，检测人员只需要将超声波探测仪器设备连接在桥梁桩基基础上，根据桥梁桩基间距确定换能器和采集参数，打开超声波检测仪器，仪器自动采集桩基相关数据信息，并传输到电脑设备，根据声波传输的参数和图形，可以判断出桩基存在的的质量缺陷，并对可疑桩基进行再次检测，确定桩基情况，并采取有效的方式进行处理。
        2.2超声波检测技术
        在电气设备性能检测中的应用由于大多数电气设备在室外运行，受到风、雨、雷电等自然因素的破坏和人为操作不当等造成电气设备损坏，可能出现绝缘体破裂、局部放电、短路等问题，影响到供电安全性和稳定性。因此需要定期对电气设备的各项指标进行检测，发现电气设备存在的问题，并及时进行检修，确保电气设备运行的安全性。以电气设备放电故障为例，电气设备常见的局部放电故障有电晕、电弧和电痕，发生电晕和电痕故障时，初期电气设备不会产生大量的热量，因此红外热成像技术无法检测到故障，但是发生电晕和电痕会产生超声波信号，利用超声无损检测技术对放电设备进行检测，通过远距离不接触检测，超声波作用在检测仪器设备上，声波将反射声波发送到接收器上，接收器可以显示检测电气设备可能出现的绝缘性能或者松动问题。这种检测方法主要针对电缆局部材料变形产生的压力，不受电气干扰，能够用于在线监测。但是由于声波从固体传向气体时，其声波会受到影响，导致声波变弱，会影响检测效果。
        2.3超声波无损检测技术
        在铁路检修中的应用铁路是我国交通基础设施，截至2018年底，我国铁路运行里程达13万km。钢轨作为铁路运输的重要组成部分，由于运行距离远、客载负荷大，易出现侧磨、剥离掉块、腐蚀、垂直裂纹、周边裂纹等问题，影响到铁路运行的安全性。因此，铁路钢轨需要定期检测，但是传统的检测技术无法对铁路钢轨内部进行检测，无法发现内部存在的质量缺陷，将超声波无损检测技术应用于钢轨检测过程中，可以发现钢轨内部缺陷。将超声波检测仪器探头放在被检测钢轨的某一个检测面或探伤面，探头向被检测钢轨发射超声波信号，当超声波通过检测面进入到钢轨内部，如果钢轨内部存在缺陷或者裂缝，则会将超声波信号反射到探头接收器，接收器接收超声波信号后，发送到电脑端，电脑端将接收的缺陷信号和原有底波信号进行对比，根据超声波声程和探测过程的声程，可以将缺陷信号和底波进行分开，并通过超声波的试块对其进行定位，实现钢轨内部缺陷的定位和定量，快速找到钢轨内部缺陷位置和大小，及时对钢轨进行预防性检修，确保铁路运行的安全性和稳定性。
        结束语
        综上所述，超声波检测作为一种常见的无损检测技术，由于适应性强、灵敏度高、检测范围广等被广泛应用于建筑工程、电气工程、铁路运输工程等各个领域，是近年来无损检测技术的重点研究方向。随着计算机信息技术、人工智能技术等在超声波检测中的广泛应用，超声波无损检测技术将逐渐向定量、图像化、智能化方向发展。
        参考文献：
        [1]王咏梅.无损检测技术在道路施工中的应用[J].交通世界（上旬刊），2019（10）：26-27.
        [2]王力.超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用分析[J].南方农机，2019，50（15）：135.
        [3]任志宏.超声无损检测技术现状与发展趋势[J].技术与市场，2016，23（9）：255-256.
        [4]刘莎，冯上朝.基于无损检测的道路桥梁工程测量技术研究[J].自动化与仪器仪表，2019（8）：133.