熱熔焊PE管焊縫超聲波檢測

王健

摘 要：在科技發展的帶動下，新的技術和材料不斷得到開發和應用，為生產效率的提高和社會的發展提供了巨大的便利。在PE管道的連接中，通常使用熱熔焊的方式，其對接焊縫容易出現焊接缺陷，因此需要采用超聲波檢測的方式，對其缺陷進行檢測，以保證焊接的質量。文章結合管道對接焊縫的特點，對超聲波技術在熱熔焊PE管對接焊縫中的應用進行了分析和探討。

關鍵詞：熱熔焊PE管；熱熔焊縫；超聲波檢測

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0097-01

PE是指聚乙烯塑料，是一種十分常用的塑料材料。PE材料憑借其自身強度高、耐磨、無毒等特點，其主要應用于城市供水、城市燃氣供應及農田灌溉。可以成為代替普通鐵制給水管的理想材料。在對PE管進行連接時，通常會采用熱熔焊的方式，施工便利，設備簡單，但是其對接焊縫往往會存在一定的缺陷，可能造成管道的泄露或損傷，因此，需要采用相應的方式，對其進行檢測，及時發現并解決問題。

1 PE管道熱熔焊縫的特點

由于PE材料的特殊性，其焊縫特點主要表現在以下幾個方面。

1.1 幾種焊接接口形狀

如圖1所示：

①標準焊接接頭形式：接頭中間向下凹陷，且凹陷深度不超過管道表面，焊接接頭兩邊均勻。②不對稱焊接接頭：主要是由于加熱時間或加熱溫度不同形成不對稱接頭。或由于焊接不同種材料的管道時，加熱時間內熔融塑料的流動指數不同所致。③窄而高的焊接接頭：這是由于焊接壓力過大而導致的。④較小的焊接接頭：這是由于焊接壓力過小而致或油缸行程不足所致。

1.2 工藝條件

管道對接熱熔焊接工藝，在現場作業，焊接的質量容易受到環境條件的影響。

1.3 檢查條件

通常情況下，PE熱熔焊縫的檢查只能針對外表面，進行目視檢查。

1.4 缺陷部位

PE熱熔焊縫的缺陷主要產生于焊縫的中間未熔合和錯口。

1.5 超聲波信號判斷

由于PE材料的聲學特征，其衰減嚴重，超聲波傳播困難，信號不易判斷。

2 超聲波檢測技術

超聲波是一種頻率高于人耳可以聽到的頻率（20 Hz-20 kHz）的聲波，屬于聲波的一種，因此在傳輸過程中，需要服從波的傳輸規律。其特點如下：

①可以以各種各樣的模式，在氣體、液體、固體以及相應的混合物中傳播，同時可以在金屬、生物體中傳播，是一種對物質內部進行探測的有效手段。②與電磁波相比，超聲波傳播速度慢，對于相同的頻率波長短，可以提升測量的分辨率。③在傳播時，受介質聲速、聲阻抗以及衰減常數的影響，因此，可以反過來利用超聲波傳播的情況，對物質的狀態進行測量。

而超聲波檢測技術，主要是利用某種待測的非聲量（如密度、濃度、硬度、溫度等）與某些描述介質升學特性的物理量（如聲速、聲阻抗等）之間存在的直接或者間接的關系，在對這些關系進行確定后，可以通過對這些超聲物理量的測定，測出待測的非聲量。

3 熱熔焊PE管對接焊縫超聲波檢測

在對PE管材對接焊縫進行超聲波檢測時，首先需要研究PE材料的聲學性能，然后才能進行超聲波檢測試驗，通過對試驗結果的分析，可以實現對于PE管熱熔焊缺陷的有效檢測。

3.1 聲速測定

3.1.1 縱波聲速的測定

在實驗中，為了保證檢測質量，制作出規格為60×30×15的條形試塊，在其中的60×30試面上，對PE材料在不同溫度環境下的縱波速度進行測試，其結果見表1：

由表可知，PE管材的聲速很容易受到溫度變化的影響，因此，在不同的工作環境下，在對PE管對接焊縫的缺陷進行探測時，使用的探頭應該根據實際情況進行選擇。這里選擇室溫條件，確定PE管縱波聲速為2 320 m/s。

3.1.2 材料衰減系數的測定

在公式中，Bm、Bn表示第m次、第n次的底波高度，？啄表示聲波的反射損失，一般每一次反射的損失約為0.5～1 dB，這里針對PE管的特性，取1 dB。d則代表工件厚度。

對于厚度較大的試樣聲衰減系數的測定，可以根據之前的公式，代入相應的系數，對底波高度進行計算。最終得出的PE管材的衰減系數為：

在60×30和60×15的試塊上，衰減系數均為0.633 dB/mm。

3.1.3 超聲波頻率的選擇

3.2 超聲波檢測試驗及結果分析

結合實際施工的特點以及PE管對接焊縫的特性，在多種規格的PE管的對接焊縫上加入人工缺陷，以確保檢測結果的準確性。同時，采用CTS-9008型數字式超聲探傷儀，頻率為2 MHz，入射角為42.2 ？觷。通過相應的檢測試驗，可以得出不同規格的PE管檢測結果。根據檢測結果，為了對超聲波檢測的最小范圍進行確定，在其中一個試件上，人工加上了埋深相同但尺寸不同的短橫孔缺陷，同樣進行檢測對比。

4 結 語

總而言之，PE管憑借自身良好的性能以及特點，在城市燃氣和排水給水工程中得到了廣泛應用，也使得管材對接焊縫中的問題日益凸顯。因此需要做好熱熔焊PE管對接焊縫的超聲波檢測，及時發現對接焊縫中存在的問題，并做好相應的處理，保證PE管熱熔焊接的質量。

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