《燃氣聚乙烯管道熱熔接頭超聲相控陣檢測技術規(guī)范》

燃氣聚乙烯管道熱熔接頭超聲相控陣檢測技術規(guī)范范圍本文件規(guī)定了燃氣用埋地聚乙烯管道熱熔接頭超聲相控陣檢測的術語和定義、檢測人員、檢測設備、檢測工藝、檢測數(shù)據(jù)分析、缺陷評定及檢測報告。本文件適用于公稱直徑為75mm～400mm的熱熔對接接頭的超聲相控陣檢測。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證GB15558.1燃氣用埋地聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)第1部分：管材GB15558.2燃氣用埋地聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)第2部分：管件GB/T29302無損檢測儀器相控陣超聲檢測系統(tǒng)的性能與檢驗DB61/T.1燃氣聚乙烯管道電熔接頭超聲相控陣檢測技術規(guī)范術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1熔融區(qū)MFZmeltfusionzone熱熔對接過程中材料熔化的區(qū)域。熔融區(qū)如圖1。注：1——接頭外側(cè)2——接頭內(nèi)側(cè)3——熔融區(qū)邊界4——測試區(qū)5——熔融區(qū)6——熔合面X——測試區(qū)寬度圖1熱熔接頭熔融區(qū)3.2未熔合lackoffusion熔合界面處聚合物分子間沒有擴散，導致界面未熔合在一起的缺陷。3.3熔合面夾雜Inclusion熔合面摻入外來物。3.4孔洞porosity界面處熔融聚合物結(jié)晶時，其中的氣體未能逸出而殘留下來所形成的空穴。3.5微粒污染particulatecontamination熔合界面處存在的細顆粒（例如，空氣中的塵埃、沙粒）。檢測人員4.1檢測人員應符合GB/T9445或等效標準的要求，進行檢測資格鑒定，并取得相應等級的證書。取得各級別的檢測人員，只能從事與該資格級別相應的無損檢測工作，并負相應的技術責任。4.2檢測人員應了解燃氣用聚乙烯管道的特性、制造工藝和焊接工藝，通過聚乙烯管道焊接接頭相控陣超聲檢測專業(yè)技術培訓，并能獨立進行聚乙烯管道焊接接頭相控陣超聲檢測。4.3檢測人員應得到聘用單位的工作授權。5檢測設備相控陣檢測設備包括儀器、軟件、探頭、掃查裝置和附件，上述各項應成套或單獨具有產(chǎn)品質(zhì)量合格證或制造廠出具的合格文件。5.1儀器相控陣超聲儀器應按照GB/T29302測試并符合其要求。5.2探頭5.2.1探頭采用一維線陣縱波探頭，推薦晶片間距不大于0.6mm，晶片長度不大于10mm。5.2.2探頭頻率根據(jù)管材厚度選定。不同管材厚度范圍適用的探頭頻率見表1。表1不同管材厚度適用的探頭頻率管材厚度e（mm）頻率f（MHz）6＜e≤155～615＜e≤304～5e≥302.25～45.2.3工件與楔塊間應耦合良好。工件與楔塊最大間隙超過0.5mm時，應定制與工件曲率相符的楔塊。5.3試塊5.3.1對比試塊用于調(diào)節(jié)設備，材料與被檢件相似，含有意義明確的參考反射體。對比試塊PE-Ⅰ、PE-Ⅱ的尺寸和要求按DB61/T附錄A和附錄B,對比試塊PE-Ⅲ尺寸和要求按附錄A。5.3.2模擬試塊用于檢測工藝的驗證。外形尺寸應能代表被檢工件的特征，厚度應與被檢工件厚度相對應。模擬試塊的制作方法按附錄B。5.4耦合劑應結(jié)合待檢熔接接頭的表面平整程度選擇耦合劑：（1）對表面平整的焊接接頭，應采用透聲性好，且不損傷檢測表面的耦合劑，如漿糊、甘油和水等；（2）對表面不平整的焊接接頭，應采用其聲速與聚乙烯材料相同或接近，聲阻抗與聚乙烯材料相差不大的耦合劑，推薦采用由甘油、水玻璃等按一定比例混合配制而成的稠狀耦合劑。5.5掃查器5.5.1應能夾持探頭并貼合管道沿焊縫進行平行掃查。5.5.2檢測前應對掃查器進行校準，位移誤差應小于1%，最大不超過10mm。6檢測工藝6.1檢測區(qū)域檢測應覆蓋熱熔對接接頭的熔融區(qū)，檢測區(qū)域一般包含熔熔區(qū)寬度加上兩側(cè)各5mm的母材。6.2掃查方式選擇選用周向掃查+軸向掃查。對可疑部位，可采用鋸齒、前后、左右、旋轉(zhuǎn)、環(huán)繞等掃查方式。6.3探頭布置及軟件設置6.3.1探頭布置探頭平行于管材軸線，布置于焊縫上或焊縫附近（如圖1）。圖1探頭的布置6.3.2激發(fā)孔徑激發(fā)孔徑尺寸D、晶片寬度b應滿足：0.2≤D/b≤5。推薦選擇較大的激發(fā)孔徑。6.3.3檢測模式檢測模式可從圖2中選取。圖2可選用檢測模式6.3.4聚焦設置初始掃查聚焦深度設置在工件中最大探測聲程處。在對缺陷進行精確定量或?qū)μ囟▍^(qū)域檢測需要獲得更高的靈敏度和分辨力時，可將焦點設置在該區(qū)域。但應注意聚焦區(qū)以外聲場劣化。6.3.5顯示設置顯示設置宜設置為A掃描顯示、S型顯示、C顯示或D顯示。6.4檢測時機熔接完成并經(jīng)自然冷卻1.5h后進行。6.5掃查面6.5.1待檢熱熔接頭應符合以下要求：a）采用管材符合GB15558.1的要求；b）接頭由持證焊工按經(jīng)評定合格的焊接工藝進行組裝、施焊；c）接頭宏觀檢查和外卷邊切除檢查合格，接頭表面平整、干凈，不影響探頭與工件的聲耦合。6.5.2所有影響檢測的污物等應予以清除。6.6靈敏度6.6.1掃查靈敏度由工藝驗證試驗確定，一般設定為φ1×25-4dB。6.6.2工件表面耦合損失和最大聲程處材質(zhì)衰減與試塊相差大于或等于2dB時，應進行傳輸損失補償。6.7掃查6.7.1掃查速度應不大于30mm/s，掃查步進不大于1mm。6.7.2掃查起止位置至少重疊20mm；6.7.3掃查過程中應保持穩(wěn)定的耦合。6.8工藝驗證工藝驗證一般在模擬試塊上進行，應能夠清楚地顯示模擬試塊中的缺陷或反射體。7檢測數(shù)據(jù)分析7.1有效性評價分析前應對采集的檢測數(shù)據(jù)進行評估以確定其有效性，檢測數(shù)據(jù)應滿足以下要求：a）掃查圖像中耦合不良累計不得超過5%，單個耦合不良長度不得超過2mm；b）靈敏度、信噪比符合檢測要求；c） 數(shù)據(jù)覆蓋檢測范圍，無漏檢；d）數(shù)據(jù)丟失量不得超過5%，且不允許相鄰數(shù)據(jù)連續(xù)丟失。7.2缺陷識別7.2.1根據(jù)S型顯示，結(jié)合A掃描顯示，識別缺陷顯示，判定缺陷類別。7.2.2附錄C給出熱熔接頭超聲相控陣檢測特征圖譜。7.3缺陷尺寸測量7.3.1總則結(jié)合S型顯示、C型顯示及A掃描顯示，對缺陷的位置、尺寸進行測量。缺陷尺寸：若缺陷回波只有一個高點，采用-6dB法；若缺陷回波有多個高點，采用端點-6dB法。7.3.2未熔合、微粒污染未熔合、微粒污染為面積型缺陷，將其表征為由其外接矩形之長和寬。如圖3所示，圖中缺陷所在的面為聚乙烯熱熔接頭的熔合面，X為周向方向上的邊長，Y為徑向方向上的邊長（缺陷高度）。當存在兩個及兩個以上缺陷時，應考慮缺陷的相互影響。當相鄰缺陷間距小于等于較短缺陷尺寸時，應作為一個缺陷處理，間距也應計入缺陷長度。圖3面積型缺陷的表征7.3.3熔合面夾雜、孔洞熔合面夾雜、孔洞為體積型缺陷，應表征其在熔合面上的尺寸X、Y，表征方法與7.3.2相同。8缺陷評定8.1缺陷質(zhì)量分級劃分根據(jù)接頭中存在的缺陷類別、數(shù)量和大小，質(zhì)量等級可劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。8.2熔合面夾雜、未熔合和微粒污染評級按表3的規(guī)定進行分級評定。表3熔合面夾雜、未熔合和微粒污染缺陷的質(zhì)量分級級別與內(nèi)外壁貫通的與內(nèi)外壁未貫通的Ⅰ—X≤T/6ⅡX≤T/6X≤T/3Ⅲ大于Ⅱ級者注：T為管材壁厚。8.3孔洞評級按表4的規(guī)定進行分級評定。表4孔洞缺陷的質(zhì)量分級級別孔洞尺寸ⅠX/T≤15%ⅡX/T≤30%Ⅲ大于Ⅱ級者注：T為熱熔接頭管材壁厚。8.4質(zhì)量接受標準質(zhì)量接受標準可確定Ⅰ級或Ⅱ級，由合同雙方商定或參照有關規(guī)范執(zhí)行。9檢測報告檢測報告至少應包括以下內(nèi)容：a）委托單位和報告編號；b）檢測標準、驗收等級；c）接頭名稱、編號、材質(zhì)、規(guī)格；d）檢測設備：儀器名稱、型號、編號，探頭、掃查裝置、試塊、耦合劑；e）檢測結(jié)果、評級；h）缺陷顯示圖；i）檢測人員，資格；審核人員，資格；報告日期。

附錄A（規(guī)范性附錄）對比試塊PE-ⅢA.1對比試塊PE-Ⅲ用于聲束角度范圍測試。試塊應由與被檢工件同質(zhì)的或聲學相似的材料制成，材料內(nèi)不得有大于或等于φ1mm平底孔當量的缺陷。試塊的尺寸規(guī)格見圖A.1，試塊的表面粗糙度應與被檢工件相接近，試塊的檢測面為為平面或帶有一定曲率半徑的曲面，在1/4的R25圓弧上以5°間隔均勻預埋φ1金屬絲。圖A.1對比試塊PE-Ⅲ試塊的型號、相應的曲率半徑和適用的焊接接頭范圍見表A.1的規(guī)定。表A.1試塊圓弧曲率半徑（單位為毫米）試塊型號試塊圓弧曲率半徑R適用熱熔接頭范圍（公稱直徑）PE-Ⅲ-13075～110PE-Ⅲ-260110～200PE-Ⅲ-3平面＞200A.2對比試塊加工應符合下列要求：a）預埋金屬絲平行于測試表面。b）試塊長度、高度、寬度、金屬絲位置符合圖樣A.1，尺寸精度為±IT12。c）金屬絲的直徑：φ1mm±0.05mm。附錄B（資料性附錄）熱熔接頭含缺陷模擬試塊制作B.1熔合面夾雜B.1.1取兩段同規(guī)格的管材，將其固定在熱熔焊接機架上；B.1.2用銑刀銑削兩個融合端面直到獲得連續(xù)完整的銑削帶；B.1.3在夾具和管材上做好標記，以確保取出管材后仍能將其放回原位；B.1.4取出機架上一段管材，將銑削面朝上放置；B.1.5在銑削面上選8個中間位置，用針尖做好標記（標記點清晰且無明顯壓痕），B.1.6用鑷子將25μm厚的鋁箔片置于8個標記點上；B.1.7用烙鐵將鋁箔片熱固定在標記點處（為防止鋁箔片變形，力度不應過大，見圖B.1）；注：為了使鋁箔片在焊接過程中保留在接頭中，固定時應盡量在管壁中心處。由于在焊接過程中熔體流動的影響，實際徑向位置可能發(fā)生變化。圖B.1鋁箔片的放置B.1.8將管材裝回夾具，且使夾具與管材標記重合，隨后進行正常焊接操作。B.2微粒污染B.2.1取兩段同規(guī)格的管材，將其固定在熱熔焊接機架上；B.2.2用銑刀銑削兩個融合端面直到獲得連續(xù)完整的銑削帶；B.2.3在夾具和管材上做好標記，以確保取出管材后仍能將其放回原位；B.2.4取出機架上一段管材，將銑削面朝上放置；B.2.5用軟毛刷刷取少量滑石粉（顆粒<25μm）均勻涂抹在銑削面上（見圖B.2）；圖B.2微粒污染（滑石粉）施加B.2.6將管材放回夾具中，并確保標記點重合；B.2.7按照正常焊接方法進行焊接。附錄C（資料性附錄）熱熔接頭相控陣檢測特征圖譜C.1正常焊接圖C.1正常熱熔接頭超聲相控陣檢測圖譜正常焊接熱熔接頭超聲圖像上，除探頭本身的干擾信號和內(nèi)卷邊信號外，無明顯的其他信號顯示。C.2未熔合圖C.2含未熔合的熱熔接頭超聲相控陣檢測圖譜未熔合是由于熔合界面處聚合物分子間沒有擴散，屬于面積型缺陷，缺陷顯示較弱。C.3熔合面夾雜