熱熔焊PE管焊縫超聲波檢測

王健

摘 要：在科技發(fā)展的帶動下，新的技術(shù)和材料不斷得到開發(fā)和應(yīng)用，為生產(chǎn)效率的提高和社會的發(fā)展提供了巨大的便利。在PE管道的連接中，通常使用熱熔焊的方式，其對接焊縫容易出現(xiàn)焊接缺陷，因此需要采用超聲波檢測的方式，對其缺陷進(jìn)行檢測，以保證焊接的質(zhì)量。文章結(jié)合管道對接焊縫的特點，對超聲波技術(shù)在熱熔焊PE管對接焊縫中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：熱熔焊PE管；熱熔焊縫；超聲波檢測

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0097-01

PE是指聚乙烯塑料，是一種十分常用的塑料材料。PE材料憑借其自身強度高、耐磨、無毒等特點，其主要應(yīng)用于城市供水、城市燃?xì)夤?yīng)及農(nóng)田灌溉?？梢猿蔀榇嫫胀ㄨF制給水管的理想材料。在對PE管進(jìn)行連接時，通常會采用熱熔焊的方式，施工便利，設(shè)備簡單，但是其對接焊縫往往會存在一定的缺陷，可能造成管道的泄露或損傷，因此，需要采用相應(yīng)的方式，對其進(jìn)行檢測，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。

1 PE管道熱熔焊縫的特點

由于PE材料的特殊性，其焊縫特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 幾種焊接接口形狀

如圖1所示：

①標(biāo)準(zhǔn)焊接接頭形式：接頭中間向下凹陷，且凹陷深度不超過管道表面，焊接接頭兩邊均勻。②不對稱焊接接頭：主要是由于加熱時間或加熱溫度不同形成不對稱接頭?；蛴捎诤附硬煌N材料的管道時，加熱時間內(nèi)熔融塑料的流動指數(shù)不同所致。③窄而高的焊接接頭：這是由于焊接壓力過大而導(dǎo)致的。④較小的焊接接頭：這是由于焊接壓力過小而致或油缸行程不足所致。

1.2 工藝條件

管道對接熱熔焊接工藝，在現(xiàn)場作業(yè)，焊接的質(zhì)量容易受到環(huán)境條件的影響。

1.3 檢查條件

通常情況下，PE熱熔焊縫的檢查只能針對外表面，進(jìn)行目視檢查。

1.4 缺陷部位

PE熱熔焊縫的缺陷主要產(chǎn)生于焊縫的中間未熔合和錯口。

1.5 超聲波信號判斷

由于PE材料的聲學(xué)特征，其衰減嚴(yán)重，超聲波傳播困難，信號不易判斷。

2 超聲波檢測技術(shù)

超聲波是一種頻率高于人耳可以聽到的頻率（20 Hz-20 kHz）的聲波，屬于聲波的一種，因此在傳輸過程中，需要服從波的傳輸規(guī)律。其特點如下：

①可以以各種各樣的模式，在氣體、液體、固體以及相應(yīng)的混合物中傳播，同時可以在金屬、生物體中傳播，是一種對物質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行探測的有效手段。②與電磁波相比，超聲波傳播速度慢，對于相同的頻率波長短，可以提升測量的分辨率。③在傳播時，受介質(zhì)聲速、聲阻抗以及衰減常數(shù)的影響，因此，可以反過來利用超聲波傳播的情況，對物質(zhì)的狀態(tài)進(jìn)行測量。

而超聲波檢測技術(shù)，主要是利用某種待測的非聲量（如密度、濃度、硬度、溫度等）與某些描述介質(zhì)升學(xué)特性的物理量（如聲速、聲阻抗等）之間存在的直接或者間接的關(guān)系，在對這些關(guān)系進(jìn)行確定后，可以通過對這些超聲物理量的測定，測出待測的非聲量。

3 熱熔焊PE管對接焊縫超聲波檢測

在對PE管材對接焊縫進(jìn)行超聲波檢測時，首先需要研究PE材料的聲學(xué)性能，然后才能進(jìn)行超聲波檢測試驗，通過對試驗結(jié)果的分析，可以實現(xiàn)對于PE管熱熔焊缺陷的有效檢測。

3.1 聲速測定

3.1.1 縱波聲速的測定

在實驗中，為了保證檢測質(zhì)量，制作出規(guī)格為60×30×15的條形試塊，在其中的60×30試面上，對PE材料在不同溫度環(huán)境下的縱波速度進(jìn)行測試，其結(jié)果見表1：

由表可知，PE管材的聲速很容易受到溫度變化的影響，因此，在不同的工作環(huán)境下，在對PE管對接焊縫的缺陷進(jìn)行探測時，使用的探頭應(yīng)該根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。這里選擇室溫條件，確定PE管縱波聲速為2 320 m/s。

3.1.2 材料衰減系數(shù)的測定

在公式中，Bm、Bn表示第m次、第n次的底波高度，？啄表示聲波的反射損失，一般每一次反射的損失約為0.5～1 dB，這里針對PE管的特性，取1 dB。d則代表工件厚度。

對于厚度較大的試樣聲衰減系數(shù)的測定，可以根據(jù)之前的公式，代入相應(yīng)的系數(shù)，對底波高度進(jìn)行計算。最終得出的PE管材的衰減系數(shù)為：

在60×30和60×15的試塊上，衰減系數(shù)均為0.633 dB/mm。

3.1.3 超聲波頻率的選擇

3.2 超聲波檢測試驗及結(jié)果分析

結(jié)合實際施工的特點以及PE管對接焊縫的特性，在多種規(guī)格的PE管的對接焊縫上加入人工缺陷，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時，采用CTS-9008型數(shù)字式超聲探傷儀，頻率為2 MHz，入射角為42.2 ？觷。通過相應(yīng)的檢測試驗，可以得出不同規(guī)格的PE管檢測結(jié)果。根據(jù)檢測結(jié)果，為了對超聲波檢測的最小范圍進(jìn)行確定，在其中一個試件上，人工加上了埋深相同但尺寸不同的短橫孔缺陷，同樣進(jìn)行檢測對比。

4 結(jié) 語

總而言之，PE管憑借自身良好的性能以及特點，在城市燃?xì)夂团潘o水工程中得到了廣泛應(yīng)用，也使得管材對接焊縫中的問題日益凸顯。因此需要做好熱熔焊PE管對接焊縫的超聲波檢測，及時發(fā)現(xiàn)對接焊縫中存在的問題，并做好相應(yīng)的處理，保證PE管熱熔焊接的質(zhì)量。

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