康新剛

摘 要： 埋地聚乙烯管道的質(zhì)量受到熱熔接頭質(zhì)量的影響，所以要嚴(yán)格按照程序進(jìn)行熱熔連接，并做好檢測(cè)，而在檢測(cè)工藝上超聲相控陣檢測(cè)屬于可行性較高的檢測(cè)方式，集合了超聲相控陣S掃描和動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)，能夠有效檢測(cè)出埋地聚乙烯管道熱熔接頭缺陷，為提升熱熔接頭質(zhì)量提供保障。

關(guān)鍵詞： 埋地聚乙烯管道；熱熔接頭；超聲相控陣檢測(cè)

【中圖分類號(hào)】 TU996 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A【文章編號(hào)】 2236-1879（2018）14-0193-01

在城市埋地管道網(wǎng)建設(shè)中，由于聚乙烯管道有著維護(hù)成本低、運(yùn)行耗能低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，也因?yàn)槠淇煽啃院唾|(zhì)量安全性備受業(yè)界關(guān)注。在應(yīng)用中接頭焊接是較為重要環(huán)節(jié)，也是常發(fā)生問(wèn)題的環(huán)節(jié)，所以對(duì)于熱熔接頭進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)是確保接頭質(zhì)量的重要工作。在檢測(cè)中與常規(guī)超聲檢測(cè)相比較，超聲相控陣技術(shù)能夠在更大范圍內(nèi)焦點(diǎn)聚焦以及尺寸動(dòng)態(tài)調(diào)控，確保一個(gè)范圍內(nèi)檢測(cè)分辨率相一致，同時(shí)還能縮短檢測(cè)時(shí)間。在超聲相控陣檢測(cè)中，圖像的表現(xiàn)形式有S、B視圖，更為直觀，讓檢測(cè)更為便捷。所以說(shuō)，超聲相控陣技術(shù)應(yīng)用于埋地聚乙烯管道熱熔接頭質(zhì)量檢測(cè)中意義重大。

一、常規(guī)檢測(cè)技術(shù)和聚乙烯管道熱熔接頭缺陷

（一）常規(guī)檢測(cè)技術(shù)及不足。

目視檢測(cè)、破壞性檢測(cè)、常規(guī)無(wú)損檢測(cè)等均是目前常見(jiàn)的熱熔接頭質(zhì)量檢測(cè)方式，但是均存在不同程度的不足，其中目測(cè)檢測(cè)無(wú)法觀察到接頭內(nèi)部的情況，難以保證檢測(cè)的有效性；破壞性檢測(cè)在應(yīng)用中主要是抽樣檢測(cè)，在工地的應(yīng)用性不強(qiáng)；而常規(guī)無(wú)損檢測(cè)包括超聲波檢測(cè)、X射線檢測(cè)、紅外線熱成像等，后兩種在面狀缺陷和埋藏缺陷檢測(cè)上靈敏度不高，而超聲的不足主要有：首先，聚乙烯管道熱熔接頭會(huì)有焊接卷邊，超聲掃查中會(huì)形成輪廓回波；其次，聚乙烯屬于高分子材料，有著更為嚴(yán)重的聲波散射、聲波衰竭系數(shù)、聲阻抗等，會(huì)影響超聲回波[1]。

（二）聚乙烯管道熱熔接頭缺陷及檢測(cè)。

在聚乙烯管道系統(tǒng)中接頭焊接是比較薄弱的一環(huán)，容易產(chǎn)生各種缺陷，究其原因主要有環(huán)境、人工操作、焊接工藝等，根據(jù)缺陷的形態(tài)、成因等，缺陷主要呈現(xiàn)為工藝缺陷（融合面過(guò)短、不對(duì)中、過(guò)焊、冷焊）、熔合面夾雜、孔洞、裂紋；其中工藝缺陷能夠利用外觀來(lái)檢測(cè)，不過(guò)熔合面夾雜、孔洞、裂紋這幾種缺陷存在于接頭內(nèi)部，熔合面夾雜和裂紋是面積型缺陷，而孔洞是體機(jī)型缺陷，通過(guò)超聲波主聲束能夠檢測(cè)到體機(jī)型缺陷，探頭能夠收到反射回波；但是面積型缺陷，如果聲束軸線不和缺陷方向垂直，在缺陷指向性和探頭指向性的雙方面影響下，常規(guī)的超聲聲束角無(wú)法改變，僅能掃查到一定角度內(nèi)的缺陷，所以需要應(yīng)用更為有效的超聲檢測(cè)技術(shù)[2]。

二、埋地聚乙烯管道熱熔接頭超聲相控陣檢測(cè)

（一）檢測(cè)試塊。

在超聲相控陣檢測(cè)中聚乙烯試塊能夠確定ACG修正和定位精度測(cè)試，所以在試塊的選擇上，要和聚乙烯有著相類似的聲學(xué)特性和表面粗糙度，要使用弧面作為檢測(cè)面，并以該面中心點(diǎn)為軸心，作半徑為25mm的半弧，將35根1mm金屬絲預(yù)埋于此，間距保持在6°。

（二）儀器和探頭。

儀器為便攜式超聲相控陣檢測(cè)儀，行線陣斜探頭縱波檢測(cè)，探頭頻率為5MHz，掃描深度1.32cm，靈敏度直徑為0.1cm的孔，檢測(cè)對(duì)象為de160×14.6mm的埋地聚乙烯管。

（三）耦合劑選擇。

耦合劑在超聲檢測(cè)中，能夠讓聲能在受檢材料和探頭之間傳遞，所以越高的耦合劑，有著越高的聲強(qiáng)透射率；結(jié)合折射定律和聲波反射，聲速方面受檢材料和耦合劑越相似，兩者之間會(huì)產(chǎn)生越少的反射聲損失，能有更多的超聲波透視進(jìn)受檢材料內(nèi)，讓檢測(cè)靈敏度更高；在界面不會(huì)生成聚焦聲束折射，而是聚焦在原焦點(diǎn)位置。

（四）檢測(cè)結(jié)果。

通過(guò)S掃描獲得聚乙烯管道熱熔接頭典型缺陷和無(wú)缺陷圖像，之后利用破壞性試驗(yàn)對(duì)缺陷進(jìn)行了驗(yàn)證，保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中，無(wú)缺陷焊接熱熔接頭，在影像中內(nèi)外表信號(hào)均清晰顯示，除了設(shè)備自身干擾信號(hào)，內(nèi)外表信號(hào)之間再無(wú)其它信號(hào)；未熔合缺陷在內(nèi)外表信號(hào)之間以貫穿型表現(xiàn)，主要處于在融合面上；熔合面夾雜缺陷在內(nèi)外表面信號(hào)之間，以單個(gè)信號(hào)表現(xiàn)，主要處于熔合線上；孔洞缺陷影像清晰，在內(nèi)外表面信號(hào)之間信號(hào)明顯[3]。

（五）檢測(cè)分析。

超聲相控陣檢測(cè)的結(jié)果表明，通過(guò)超聲成像能夠準(zhǔn)確、快速的辨別熱熔接頭的缺陷，提升了檢測(cè)的便利性；另外，通過(guò)超聲相控陣檢測(cè)，能夠獲得熱熔接頭典型缺陷超聲影像，根據(jù)不同的影像表現(xiàn)，能夠辨別不同的聚乙烯管道熱熔接頭缺陷，利用工程驗(yàn)證，顯示此項(xiàng)將測(cè)技術(shù)具有可行性。

結(jié)束語(yǔ)

在埋地聚乙烯管道熱熔接頭的檢測(cè)中，可以在熔合區(qū)多個(gè)位置檢測(cè)，要求探頭在管件和外表面有較好的耦合，不過(guò)很多管件這個(gè)位置存在臺(tái)階、字跡、凹凸等狀況，因此直探頭的耦合性不良，會(huì)影響檢測(cè)，所以要對(duì)相控陣聚焦的位置進(jìn)行調(diào)整，讓探頭遠(yuǎn)離這個(gè)位置，在耦合良好的位置檢測(cè)。另外，確定好探頭、掃描方向、檢測(cè)位置后，要對(duì)于不易檢測(cè)部位進(jìn)行多區(qū)域掃描，以便完成檢測(cè)，確保檢測(cè)的有效性。

參考文獻(xiàn)

[1] 竺哲明， 黃偉勇， 郭偉燦. 聚乙烯管道熱熔對(duì)接接頭的超聲相控陣檢測(cè)[J]. 無(wú)損檢測(cè)， 2017， 39（1）：38-41.

[2] 李曼曼， 馬旭卿， 雷素敏，等. 聚乙烯管道電熔接頭超聲波檢測(cè)的適用性[J]. 煤氣與熱力， 2017（11）：1-9.

[3] 伏喜斌. 聚乙烯管道電熔接頭缺陷超聲相控陣成像模擬和實(shí)驗(yàn)研究[J]. 機(jī)電工程， 2018（1）：106-109.