[发明专利]一种燃气聚乙烯管道热熔焊接接头的超声相控阵检测方法

说明书

本发明公开了一种燃气聚乙烯管道热熔焊接接头的超声相控阵检测方法，方法如下：根据待检测燃气聚乙烯管道厚度，选择相控阵探头连接相控阵超声探伤仪，将相控阵探头连接到水楔块上；将水楔块放置在使用聚乙烯材料做成的对比试块上进行超声相控阵校准；将水楔块平稳地放置在聚乙烯管道上的热熔焊接接头上，通过施加压力压缩高回弹海绵，使高回弹海绵与热熔焊接接头和聚乙烯管道相配合；设置超声相控阵的聚焦法则，并向水楔块内缓慢注水，充满整个水楔块；移动水楔块，得到检测图像并分析。本发明中楔块与工件的耦合剂是水，经济效益高，而且对具有一定曲率的聚乙烯管均适用，能够在聚乙烯管现场检测中得到应用。

技术领域

本发明涉及超声相控阵技术领域，具体是一种燃气聚乙烯管道热熔焊接接头的超声相控阵检测方法。

背景技术

目前大部分城市燃气管道都采用高密度聚乙烯管(PE80或PE100)，随着管道使用年限的增加，失效案例也逐渐增加，而造成聚乙烯管道失效的最主要原因是焊接接头的失效。聚乙烯管焊接接头主要有热熔焊接接头和电熔焊接接头两种。针对于热熔焊接接头，目测检测只能看到聚乙烯管道表面的情况，不能知道管道内部缺陷具体情况。超声检测对于一些尺寸较大的孔洞、裂纹等缺陷有较好的效果，对于一些工艺缺陷未熔合等还不是很理想。因此目前还缺少经济效益高，操作方便，检测可靠性高的无损检测技术在聚乙烯管道热熔接头上得到应用。

超声相控阵检测在聚乙烯管热熔接头检测上的问题主要有聚乙烯材料声阻抗比有机玻璃楔块的声阻抗小；纵波在普通有机玻璃楔块中的声速大于在聚乙烯材料中的声速；声波在聚乙烯材料中的衰减系数是在钢中的10倍左右；聚乙烯管在焊接过程中会产生内外翻边，影响检测的进行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种燃气聚乙烯管道热熔焊接接头的超声相控阵检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种燃气聚乙烯管道热熔焊接接头的超声相控阵检测方法，该方法包括以下步骤：

(1)根据待检测燃气聚乙烯管道厚度，选择相控阵探头，对于同种材料，高频率的超声相控阵探头的分辨力高，但是穿透能力差，衰减大；将相控阵探头连接相控阵超声探伤仪，并将相控阵探头连接到水楔块上；所述水楔块为长方体形状，采用中空设计，即把相控阵探头固定在水楔块上后，探头面垂直以下为空腔；所述水楔块下表面开有长方体环形凹槽，并粘连有高回弹海绵，所述高回弹海绵高出水楔块下底面，高回弹海绵下表面沿长边方向设有弧形凹槽，以便与燃气聚乙烯管道上的热熔焊接接头相配合；所述水楔块上表面设有注水孔，通过注水孔向水楔块内注水；

(2)将水楔块放置在使用聚乙烯材料做成的对比试块上，进行超声相控阵校准，包括声速校准、楔块延时校准和灵敏度校准；

(3)将水楔块平稳地放置在燃气聚乙烯管道上的热熔焊接接头上，通过施加压力压缩高回弹海绵，使高回弹海绵与热熔焊接接头和燃气聚乙烯管道相配合；高回弹海绵具有良好的回弹性能和压缩性能，可以很好地与燃气聚乙烯管道和热熔焊接接头相配合，有效防止水楔块中水的泄漏，起到密封的效果；

(4)根据聚乙烯管道卷边宽度、聚乙烯管道厚度和聚乙烯管道纵波声速，设置超声相控阵的聚焦法则，并向水楔块内缓慢注水，直至水充满整个水楔块；

(5)将水楔块沿着管道轴向和径向移动，得到检测图像并分析是否含有缺陷、缺陷类型以及缺陷位置和大小。

进一步地，使用聚乙烯材料做成的对比试块做法与要求参照《JB/T 8428-2015无损检测超声试块通用规范》。

进一步地，所述注水孔由分别与水楔块顶面垂直和平行的两个圆柱相切形成，并连通水楔块顶面与水楔块中空内部。

进一步地，所述超声相控阵的聚焦法则的设置具体为：通过设置聚乙烯管道厚度、探头型号、扫查方式、激发阵元数、扫查角度、探头位置来进行仿真模拟，让声束能够覆盖到所有需要检测的区域。