聚乙烯PE管超聲波測厚適用頻率研究

【摘要】由于應(yīng)用超聲波方法對聚乙烯PE管測厚時(shí)，與對碳鋼測厚不同，本文研究了不同頻率超聲波在PE100管材中的的衰減規(guī)律，選擇出最適合的探頭頻率應(yīng)用于聚乙烯PE管超聲測厚。

【關(guān)鍵詞】聚乙烯；PE管；超聲波；測厚

1、意義和研究內(nèi)容

隨著我國燃?xì)夤艿廊找嬖黾?，聚乙烯PE管作為城鎮(zhèn)天然氣管道的主要材料被大量使用，聚乙烯PE管質(zhì)量保證變得越來越重要。由于現(xiàn)有超聲測厚的技術(shù)問題，PE管的壁厚作為其中一個(gè)重要質(zhì)量參數(shù)，一直難以得到有效檢測。本論文就是以最常用的PE100為例子，通過研究不同頻率的超聲波探頭在PE管測厚中的衰減情況，確定最適合的頻率。

2、使用常規(guī)測厚儀對聚乙烯PE管進(jìn)行測厚實(shí)驗(yàn)

2.1試驗(yàn)用儀器、探頭、試塊

汕頭超聲的cts-30b和北京LA-30超聲測厚儀；探頭：儀器標(biāo)配的5Mhz探頭；PE100階梯試塊一個(gè)；螺旋千分尺一個(gè)。

2.2測試結(jié)果和數(shù)據(jù)分析

使用cts-30b不能測量“階梯序號(hào)25”（含）以上厚度，使用la-30不能測量PE80“階梯序號(hào)15”（含）以上厚度、不能測量PE100“階梯序號(hào)20”（含）以上厚度，而pe管的應(yīng)用范圍為小于等于50mm，因此不能滿足測量范圍的需要，由下面的測試分析可知，普通測厚儀由于超聲波在PE管材料中的衰減嚴(yán)重和受發(fā)射功率的限制，其測量PE管的厚度范圍受到很大限制，如果要測量厚度上限50mm的PE管材料，需要通過研究制定出適合的測厚頻率。

3、測試出最適合的探頭頻率

3.1測試條件如下

（1）試驗(yàn)用儀器：武漢中科的HS600超聲探傷儀

（2）探頭：1、0.5Z20N直探頭；2、1Z20N直探頭；3、1.25Z20N；4、2Z20N直探頭；5、2.5Z20N直探頭；6、5Z20N直探頭

（3）PE100管階梯試塊一個(gè)。如下圖所示

（4）測試溫度：30攝氏度（使用恒溫水浴儀恒溫）

3.2測試方法

利用HS600超聲探傷儀的校準(zhǔn)程序利用IA試塊校準(zhǔn)時(shí)基線，然后對PE100階梯試塊進(jìn)行測試，記錄各階梯厚度的一次反射波和二次反射波的db值（波高均增益到80%的db值），計(jì)算出一次反射波和二次反射波的db差，并通過公式：△=20lg（H1/H2）db，計(jì)算出一次反射波和二次反射波的波高比（H1/H2）。

3.3各種頻率探頭的衰減測試結(jié)果如下：

4、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論

根據(jù)上述測試結(jié)果，可知頻率越高衰減越大，頻率過高無法得到足夠強(qiáng)度的回波，而頻率過低導(dǎo)致超聲波聲速指向性差，一次波和二次波讀不準(zhǔn)數(shù)據(jù)，綜合對比6種頻率探頭的衰減測試數(shù)據(jù)，可知1.25M探頭的最為適合，因此應(yīng)選用1.25M的頻率作為PE100管材料的超聲測厚頻率。而且根據(jù)筆者在PE80進(jìn)行的相對應(yīng)試驗(yàn)也同樣發(fā)現(xiàn)，1.25M的頻率探頭的檢測結(jié)果最為理想。