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熱熔焊PE管焊縫檢測

一、工件描述及檢測內容

1.1工件材料描述

由于高密度聚乙烯(HDPE)管道具有極強的防腐、防銹性能,目前,在石油化工、電力和采礦行業中,這種材料的管道已經取代了鋼管。近來,高密度聚乙烯管道還用于與核能安全相關的冷卻水應用中。為了使核能應用達到質量保證方面的要求,一定要確保所用管道的融合接頭完好無損。

1.2工件材料聲學性能

高密度聚乙烯材料的某些特性會使檢測難以進行。其聲學阻抗和聲速與常用于超聲楔塊中的材料相似,因此要使聲束在界面上產生適當的折射,較為困難。此外,在楔塊和被測材料之間也很難完成耦合。而且,高密度聚乙烯材料與金屬相比,具有很高的聲衰減性,因此在這類材料的檢測中通常不能使用較高的超聲頻率。這種材料還會表現出一種自然的高頻過濾效果。為了克服這些困難,我們可以將相控陣低頻探頭安裝在相控陣水楔上完成檢測。

1.3工件焊縫示意圖

1.4主要檢測缺陷

高密度聚乙烯(HDPE)管道在對接的過程中一般容易出現以下缺陷:未融合、冷聚變(局部粘接)、(嵌入型)夾雜物,以及空隙。雖然目前在工業中針對可判定產品報廢的缺陷的性質和大小,還沒有一致的標準,但是卻經?;嵋笫褂夢匏鵂觳餳際醵哉廡┤畢萁屑觳?。

1.5檢測方法

為了使核能應用達到質量保證方面的要求,一定要確保所用管道的融合接頭完好無損。利用超聲衍射時差(TOFD)技術對融合接頭進行檢測,是一種易于操作的無損檢測方法,可以更進一步地確保融合接頭的完整性。作為該檢測的補充,超聲相控陣檢測(PAUT)也被考慮作為額外保證融合接頭完整性的無損檢測方法。

二、檢測設備及檢測示意圖

2.1檢測主機

檢測主機為奧林巴斯相控陣儀器MX2,配置為32128PR。

2.2相控陣探頭和楔塊

對于10mm以上厚度的PE管選用頻率2.25MHzA2探頭

對于10mm以下厚度的PE管選用頻率5MHzA2探頭

楔塊選用定制的相控陣水楔

2.3TOFD探頭和楔塊

對于10mm以上厚度的PE管選用頻率2.25MHzC542探頭

對于10mm以下厚度的PE管選用頻率5MHzC543探頭

楔塊選用定制的TOFD水楔

2.4掃查架

手動鏈式掃查器:chainSCANNER

CHAIN掃查器是檢驗外徑范圍1.75in38in(45mm965mm)管子的最佳手動檢驗設備,它還可以做雙編碼器檢驗。掃查器的固定靠鏈環而不是磁輪,既能檢驗鐵磁表面也能檢驗非鐵磁表面。連環的使用消除了導向的問題,保證了掃查器的直線移動。當管子周邊有障礙時,它顯得更方便,因為通過拉鏈環可以轉動掃查器。

2.5水泵

由于使用的楔塊都為水楔,必須用水泵注水的方式進行水耦合。

可以使用簡單方便的手動水泵手動注水

也可以使用電動水泵自動注水

2.6檢測原理及掃查方式

相控陣脈沖回波技術

相控陣技術的實現基于以電子方式改變由裝有多個小晶片的探頭生成的超聲聲束的性能。在使用不同的時間延遲(聚焦法則)激勵這些晶片時,生成的聲束會以不同角度傳播并在特定的深度位置聚焦。

TOFD衍射時差法

TOFD技術是基于衍射時差法,利用衍射信號進行數據分析和判讀

三、結果分析

3.1檢測對象

3個對接直接口和1個對接彎接口

3.2檢測結果

1號管

厚度T=20mm,直徑Φ=312mm

人工缺陷位置:離零點位置X=200mm,長度L=100mm

檢測過程

 

檢測數據

相控陣A側檢測結果

相控陣B側檢測結果

TOFD檢測結果

1號管檢測結果

整條焊縫都有缺陷,缺陷深度8-10mm

2號管

厚度T=44mm,直徑Φ=314mm

人工缺陷位置:離零點位置X=50mm,長度L=140mm

檢測過程

 

檢測數據

相控陣A側檢測結果

相控陣B側檢測結果

TOFD檢測結果

2號管檢測結果
缺陷1離零點位置X=50mm,長度L=450mm,深度10-13mm

缺陷2離零點位置X=500mm,長度=30mm,深度10-13mm

缺陷3離零點位置X=600mm,長度=150mm,深度12-14mm

3號管

厚度T=5mm,直徑Φ=109mm

人工缺陷位置未標記

檢測過程

 

檢測數據

相控陣A側檢測結果

3號管檢測結果:

缺陷離零點位置X=25mm,長度L=105mm,缺陷為焊接凹陷

4號管

厚度T=10mm,直徑Φ=159mm

人工缺陷位置:離零點位置X=220mm,長度L=160mm

檢測過程

 

檢測數據

相控陣A側檢測結果

對接彎接口無法做TOFD檢測

檢測結果:

缺陷離零點位置X=155mm,長度L=300mm

四、結論

在檢測高密度聚乙烯管道對接融合接頭時,將OmniScan儀器及其它適當的工具與PAUT、TOFD技術結合在一起,是一種行之有效的無損檢測方式。隨著核工業在探測可判定產品報廢的缺陷方面持續不斷地發展,技術人員也在進一步對缺陷進行準確的定位、定量。

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