聚乙烯管道有密封性好、耐腐蝕性?xún)?yōu)異、高韌性、重量輕、和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)。在鋪設(shè)管道時(shí)，常常需要將大量各種規(guī)格的管道通過(guò)焊接的方法連接在一起。然而在管道焊接的過(guò)程中，往往會(huì)在焊接部位產(chǎn)生缺陷，極大的影響了管道的安全使用。
聚乙烯管道的焊接方式通常有兩種：熱熔對(duì)接焊接和電熔承插焊接。電熔焊縫由于電熔套筒的包裹，不能直觀的觀察到里面的狀況，難以判斷焊縫的焊接質(zhì)量。因此，電熔焊縫需要一種簡(jiǎn)便的、無(wú)損的、高效的檢測(cè)手段來(lái)識(shí)別焊接質(zhì)量的好壞，排除隱患，保障燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全。
聚乙烯管道電熔焊接技術(shù)概述
聚乙烯管道電熔焊接原理
圖1 聚乙烯管道電熔焊接原理
聚乙烯管道電熔焊接基本原理是利用電熔焊機(jī)給鑲嵌在電熔管件內(nèi)壁的電阻絲通電加熱，其加熱產(chǎn)生的能量使管材和管件的連接面熔融。在管件兩端的間隙封閉后，界面熔融區(qū)的熔融物在高溫和壓力作用下，其分子鏈相互擴(kuò)散緾結(jié)，自然冷卻后管材與管件牢固、緊密的結(jié)合在一起，得到具有一定強(qiáng)度，形成安全可靠的焊接接頭，如圖2所示。
圖2 電熔焊示意圖
聚乙烯管道電熔接頭缺陷類(lèi)型及成因
電熔接頭的缺陷性質(zhì)包括：
①接頭中的孔洞；
②熔接面夾雜，如夾物、油污、氧化皮未刮等；
③冷焊；
④過(guò)焊；
⑤電阻絲錯(cuò)位；
⑥管材承插不到位。
電熔接頭的缺陷性質(zhì)成因：
1、孔洞的成因有很多種，有焊接前管材、管件中制造時(shí)產(chǎn)生的孔洞；也有焊接過(guò)程中由于材料潮濕或者焊接面夾雜油污形成蒸汽產(chǎn)生的氣孔；還有焊接完成后產(chǎn)生的冷卻縮孔。
2、熔合面夾雜缺陷主要是由于現(xiàn)場(chǎng)施工不規(guī)范造成，例如焊接面未清理干凈、電熔套筒沾染污物等。
3、冷焊缺陷通常是由于焊接能量不足造成的，例如施工現(xiàn)場(chǎng)斷電、焊接時(shí)間不足、管材與管件配合間隙過(guò)大等。
4、過(guò)焊則相反，是由于焊接能量過(guò)大造成的缺陷，一般由加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電壓過(guò)大等原因造成。
5、電阻絲錯(cuò)位通常伴隨著過(guò)焊缺陷一起出現(xiàn)，一般是由于材料流動(dòng)性太大造成。管材承插不到位則是屬于人為缺陷，主要是因?yàn)楹腹げ僮鞑划?dāng)造成的。
電熔接頭相控陣超聲檢測(cè)
相控陣超聲檢測(cè)原理
相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)的基本特點(diǎn)是相控，包括發(fā)射相控和接收相控。
發(fā)射相控是利用電子技術(shù)調(diào)整陣元的發(fā)射相位和超聲波強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)位置和聚焦方向的動(dòng)態(tài)調(diào)整；接收相控是發(fā)射相控的逆過(guò)程，是利用電子技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)對(duì)陣元接收到的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行相控逆處理，以獲得缺陷信號(hào)的位置與特征信息，相控陣超聲檢測(cè)過(guò)程，如圖3所示。
圖3 相控陣超聲檢測(cè)原理
圖4 多浦樂(lè)PE管檢測(cè)掃查器? DSC-11
圖5 多浦樂(lè)便攜式全聚焦相控陣超聲檢測(cè)儀 Novascan 64/128
Novascan 64/128兼具TFM全聚焦、PWI（平面波）全聚焦、常規(guī)相控陣檢測(cè)、獨(dú)立TOFD/UT檢測(cè)（雙通道）。多組全聚焦可以和PAUT、UT、TOFD多組同時(shí)檢測(cè)，同屏顯示。儀器特有的高端智能分析技術(shù)，針對(duì)腐蝕檢測(cè)、焊縫檢測(cè)、復(fù)材粘接檢測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景，可以實(shí)現(xiàn)缺陷智能識(shí)別和高精度測(cè)量分析等功能，大大拓展了儀器的特殊應(yīng)用領(lǐng)域。
電熔接頭相控陣超聲檢測(cè)效果
圖6 正常電熔接頭相控陣圖譜
正常聚乙烯管電熔焊縫中電阻絲排列整齊，如圖6所示，無(wú)明顯錯(cuò)位現(xiàn)象，電熔套筒內(nèi)壁與管材外壁融為一體，無(wú)明顯分界信號(hào)，熔合面沒(méi)有間隙和孔洞，管材內(nèi)壁信號(hào)（即底面回波信號(hào)）完整，無(wú)明顯減弱或缺失。
1、熔合面夾雜
是指在管件內(nèi)壁和管材外壁之間存在不熔于聚乙烯材料的其他物質(zhì)，會(huì)造成管材、管件未融合的缺陷。它的信號(hào)特征表現(xiàn)為在電阻絲下方會(huì)出現(xiàn)額外的超聲信號(hào)，同時(shí)底面回波信號(hào)會(huì)出現(xiàn)一定程度的減弱，甚至缺失，如圖7所示。
圖7 含融合面夾雜缺陷電熔接頭相控陣圖譜
2、冷焊
是由于焊接輸入能量不足使得電熔接頭中管材和管件界面上的分子未能擴(kuò)散纏結(jié)或充分?jǐn)U散纏結(jié)而導(dǎo)致強(qiáng)度不足的缺陷。信號(hào)特征表現(xiàn)為特征線（管材或管件熔融區(qū)和未融區(qū)的分界線）與電阻絲之間的距離小于正常值。如圖8所示。
圖8 含冷焊缺陷電熔接頭相控陣圖譜
3、過(guò)焊
由于焊接輸入熱量過(guò)多導(dǎo)致接頭材料降解，使得熔接的粘接性能下降的缺陷。過(guò)焊時(shí)，經(jīng)常伴隨著孔洞和電阻絲錯(cuò)位等缺陷。信號(hào)特征表現(xiàn)為特征線與電阻絲之間的距離大于正常值，如圖9所示。
圖9 含過(guò)焊缺陷電熔接頭相控陣圖譜
結(jié)? 論
通過(guò)對(duì)聚乙烯管道電熔焊接工藝的原理分析，以及各種缺陷類(lèi)型的信號(hào)解析，可以說(shuō)相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)是一種可靠的無(wú)損檢測(cè)手段，能夠有效的識(shí)別聚乙烯管道電熔接頭的各種缺陷，排除管道隱患，保障管道安全運(yùn)行。
