聚乙烯燃氣管道電熔接頭缺陷的超聲檢測及安全評定.pdf

1、聚乙烯燃氣管道電熔接頭(以下簡稱電熔接頭)在管道連接中大量使用,其質量直接影響管道系統(tǒng)運行的安全性.然而,迄今為止電熔接頭還沒有可靠的無損檢測方法,電熔接頭缺陷的安全評定仍處于空白狀態(tài),因此,開展聚乙烯燃氣管道電熔接頭缺陷的超聲檢測及安全評定研究對確保使用量不斷上升的城市聚乙烯燃氣管道的安全運行具有重要意義. 本文以國家科技支撐計劃課題"生命線工程安全保障關鍵技術研究及工程示范"項目(2006BAK02801-03)為依托,較為

2、系統(tǒng)地研究了電熔接頭缺陷的超聲檢測和安全評定方法,完成的主要工作為: (1)電熔接頭缺陷分類研究.通過解剖大量含缺陷的電熔接頭,將電熔接頭缺陷分為熔合面缺陷、孔洞、金屬絲錯位、冷焊四類,并分析了每類缺陷的成因,提出了相應的預防措施. (2)超聲相控陣對電熔接頭缺陷檢測精度及可靠性研究.從超聲原理角度分析出超聲相控陣技術對電熔接頭熔合面缺陷、孔洞及金屬絲錯位具有較好的檢測能力;從超聲試驗角度驗證出相控陣技術及B掃描實時成像

3、的超聲檢測方法對金屬絲上方≥1.0mm、金屬絲信號之間≥1.0mm以及金屬絲信號下方≥2.0ram的缺陷有100﹪的檢出率;對熔合面缺陷、金屬絲上方的孔洞及金屬絲錯位的定量、定位精度可達0.5mm,對金屬絲下方孔洞的定量、定位精度可達1.0mm,可以用于工程實踐. (3)電熔接頭冷焊檢測方法研究.通過對比大量超聲檢測試驗結果,在國際上首次發(fā)現(xiàn)了電熔接頭中的冷焊特征線,并提出了"冷焊特征線檢測法".試驗表明,冷焊特征線的位置會隨焊

4、接條件的變化而規(guī)律性地改變,可用于冷焊的檢測和表征. (4)含缺陷電熔接頭的力學性能試驗研究.結果表明,缺陷長度≤60﹪(L,電熔套簡單邊熔焊區(qū)長度,mm;)的熔合面缺陷對電熔接頭拉伸及短期爆破的失效模式幾乎沒有影響,接頭受軸向拉伸時均發(fā)生外冷焊區(qū)管材的頸縮,短期爆破時均發(fā)生管材的韌性破壞;焊接能量(焊接時間或功率)越小,接頭韌性剝離面積、剝離力及剝離能越小,冷焊越嚴重,但焊接能量過大時又會造成接頭材料的劣化,剝離力和剝離能反而

5、降低;缺陷越大,剝離能越低,缺陷大小相同時,含中間焊區(qū)缺陷的試樣的剝離時間最短,剝離力最小,剝離能也最低;內壓作用下接頭根據(jù)缺陷類型的不同有兩種失效模式:沿套筒壁厚方向的開裂和沿熔焊面的開裂,前者對應同內冷焊區(qū)貫通的缺陷,后者對應嚴重冷焊缺陷;夾泥、未刮氧化皮及過大的裝配間隙會嚴重影響焊接接頭的質量. (5)電熔接頭缺陷的安全評定研究.在電熔接頭超聲檢測和力學性能試驗的基礎上,初步提出了電熔缺陷的表征及評定方法.不與內冷焊區(qū)貫通