聚乙烯管道熱熔接頭超聲檢測技術研究及設備研制.pdf

1、管道是石油、天然氣的主要的輸送手段，稱為國民經濟的“血管”。聚乙烯管道具有卓越的耐腐蝕性能、合適的機械力學性能、良好的焊接性能和長達50年的使用壽命，在城市給水、輸氣等領域得到廣泛應用。熱熔對接焊接是聚乙烯管道的最主要連接方式，熱熔接頭焊接時由于環(huán)境、操作等因素容易出現(xiàn)各種缺陷，使接頭成為聚乙烯燃氣管道系統(tǒng)最大的安全隱患之一。由于材料和結構的差異，傳統(tǒng)金屬管道的無損檢測技術并不適用于聚乙烯管道接頭的檢測。因此系統(tǒng)地開展含聚乙烯管道熱熔接

2、頭無損檢測技術研究，研制相應的無損檢測設備，對推動整個聚乙烯管道行業(yè)的健康發(fā)展具有十分重要的意義。
　　本文在“十一五”和“十二五”等國家科技支撐計劃課題的持續(xù)資助下，主要以聚乙烯管道熱熔接頭為研究對象，在聚乙烯管道熱熔接頭的缺陷分類及缺陷的聲學響應、超聲相控陣技術和液浸耦合技術、熱熔對接接頭工藝缺陷無損檢測等方面進行系統(tǒng)地研究，在此基礎上研制開發(fā)了熱熔接頭全自動超聲檢測系統(tǒng)，主要完成的研究內容包括以下幾個方面:
　　(1)

3、采用理論分析、工程調研與試驗研究相結合的方法，研究聚乙烯熱熔接頭缺陷分類。綜合考慮聚乙烯管道熱熔對接焊接過程中可能遇到的各種施工工藝和載荷工況問題，預制了大量含不同缺陷聚乙烯管道熱熔對接接頭。根據聚乙烯熱熔對接接頭缺陷的成因、形態(tài)特征及其引起的失效形式將缺陷系統(tǒng)地分為裂紋、孔洞、熔合面夾雜、工藝缺陷（包括冷焊、過焊、不對中、熔合面過短）四類，為缺陷的超聲檢測和安全評定方法的提出奠定基礎。
　　(2)在聚乙烯管道熱熔對接接頭缺陷分類

4、研究的基礎上，研究接頭中缺陷的超聲反射、衍射等聲學響應規(guī)律，重點研究面積型缺陷方向性對超聲檢測可靠性的影響。提出聚乙烯管道熱熔接頭超聲檢測的耦合聚焦技術和超聲相控陣技術，以克服聚乙烯材料聲衰減嚴重對超聲檢測造成的困難，為設備研制提供技術方案。
　　(3)研究聚乙烯管道熱熔對接接頭可能會出現(xiàn)的各種工藝缺陷，結合缺陷的外觀形態(tài)特征，研究無損檢測方法對工藝缺陷的適用性和可靠性。通過超聲相控陣檢測發(fā)現(xiàn)熱熔對接接頭內部存在超聲信號線，在此基

5、礎上提出熱熔接頭冷焊檢測的超聲特征線方法。
　　(4)對于熔焊面與檢測平面垂直且?guī)Р灰?guī)則卷邊結構的熱熔焊接接頭，提出了聚乙烯管道熱熔接頭自動超聲檢測系統(tǒng)研制的技術路線，以相控陣動態(tài)聚焦代替機械聚焦，以縱向電子線掃查代替機械掃查，綜合集成阻抗匹配聲耦合技術、相控陣電子聚焦技術、數控掃查技術、C掃描實時成像技術，研制開發(fā)了聚乙烯管道熱熔接頭自動超聲檢測系統(tǒng)，并實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化、數字化、圖像化。
　　(5)通過制作帶有典型缺陷