热熔焊PE管焊缝超声波检测

王健

摘 要：在科技发展的带动下，新的技术和材料不断得到开发和应用，为生产效率的提高和社会的发展提供了巨大的便利。在PE管道的连接中，通常使用热熔焊的方式，其对接焊缝容易出现焊接缺陷，因此需要采用超声波检测的方式，对其缺陷进行检测，以保证焊接的质量。文章结合管道对接焊缝的特点，对超声波技术在热熔焊PE管对接焊缝中的应用进行了分析和探讨。

关键词：热熔焊PE管；热熔焊缝；超声波检测

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）11-0097-01

PE是指聚乙烯塑料，是一种十分常用的塑料材料。PE材料凭借其自身强度高、耐磨、无毒等特点，其主要应用于城市供水、城市燃气供应及农田灌溉。可以成为代替普通铁制给水管的理想材料。在对PE管进行连接时，通常会采用热熔焊的方式，施工便利，设备简单，但是其对接焊缝往往会存在一定的缺陷，可能造成管道的泄露或损伤，因此，需要采用相应的方式，对其进行检测，及时发现并解决问题。

1 PE管道热熔焊缝的特点

由于PE材料的特殊性，其焊缝特点主要表现在以下几个方面。

1.1 几种焊接接口形状

如图1所示：

①标准焊接接头形式：接头中间向下凹陷，且凹陷深度不超过管道表面，焊接接头两边均匀。②不对称焊接接头：主要是由于加热时间或加热温度不同形成不对称接头。或由于焊接不同种材料的管道时，加热时间内熔融塑料的流动指数不同所致。③窄而高的焊接接头：这是由于焊接压力过大而导致的。④较小的焊接接头：这是由于焊接压力过小而致或油缸行程不足所致。

1.2 工艺条件

管道对接热熔焊接工艺，在现场作业，焊接的质量容易受到环境条件的影响。

1.3 检查条件

通常情况下，PE热熔焊缝的检查只能针对外表面，进行目视检查。

1.4 缺陷部位

PE热熔焊缝的缺陷主要产生于焊缝的中间未熔合和错口。

1.5 超声波信号判断

由于PE材料的声学特征，其衰减严重，超声波传播困难，信号不易判断。

2 超声波检测技术

超声波是一种频率高于人耳可以听到的频率（20 Hz-20 kHz）的声波，属于声波的一种，因此在传输过程中，需要服从波的传输规律。其特点如下：

①可以以各种各样的模式，在气体、液体、固体以及相应的混合物中传播，同时可以在金属、生物体中传播，是一种对物质内部进行探测的有效手段。②与电磁波相比，超声波传播速度慢，对于相同的频率波长短，可以提升测量的分辨率。③在传播时，受介质声速、声阻抗以及衰减常数的影响，因此，可以反过来利用超声波传播的情况，对物质的状态进行测量。

而超声波检测技术，主要是利用某种待测的非声量（如密度、浓度、硬度、温度等）与某些描述介质升学特性的物理量（如声速、声阻抗等）之间存在的直接或者间接的关系，在对这些关系进行确定后，可以通过对这些超声物理量的测定，测出待测的非声量。

3 热熔焊PE管对接焊缝超声波检测

在对PE管材对接焊缝进行超声波检测时，首先需要研究PE材料的声学性能，然后才能进行超声波检测试验，通过对试验结果的分析，可以实现对于PE管热熔焊缺陷的有效检测。

3.1 声速测定

3.1.1 纵波声速的测定

在实验中，为了保证检测质量，制作出规格为60×30×15的条形试块，在其中的60×30试面上，对PE材料在不同温度环境下的纵波速度进行测试，其结果见表1：

由表可知，PE管材的声速很容易受到温度变化的影响，因此，在不同的工作环境下，在对PE管对接焊缝的缺陷进行探测时，使用的探头应该根据实际情况进行选择。这里选择室温条件，确定PE管纵波声速为2 320 m/s。

3.1.2 材料衰减系数的测定

在公式中，Bm、Bn表示第m次、第n次的底波高度，？啄表示声波的反射损失，一般每一次反射的损失约为0.5～1 dB，这里针对PE管的特性，取1 dB。d则代表工件厚度。

对于厚度较大的试样声衰减系数的测定，可以根据之前的公式，代入相应的系数，对底波高度进行计算。最終得出的PE管材的衰减系数为：

在60×30和60×15的试块上，衰减系数均为0.633 dB/mm。

3.1.3 超声波频率的选择

3.2 超声波检测试验及结果分析

结合实际施工的特点以及PE管对接焊缝的特性，在多种规格的PE管的对接焊缝上加入人工缺陷，以确保检测结果的准确性。同时，采用CTS-9008型数字式超声探伤仪，频率为2 MHz，入射角为42.2 ？觷。通过相应的检测试验，可以得出不同规格的PE管检测结果。根据检测结果，为了对超声波检测的最小范围进行确定，在其中一个试件上，人工加上了埋深相同但尺寸不同的短横孔缺陷，同样进行检测对比。

4 结 语

总而言之，PE管凭借自身良好的性能以及特点，在城市燃气和排水给水工程中得到了广泛应用，也使得管材对接焊缝中的问题日益凸显。因此需要做好热熔焊PE管对接焊缝的超声波检测，及时发现对接焊缝中存在的问题，并做好相应的处理，保证PE管热熔焊接的质量。

参考文献：

[1] 龙盛蓉，于润桥，马娟.PE管对接焊缝超声波检测信号特征量提取与分析[J].无损检测，2009，（6）.

[2] 张兴森，彭应秋.PE管热熔对接焊缝的超声波检测[J].无损探伤，2007，（2）.

[3] 李兆太，王成森，黄智，等.管道对接焊缝的超声波检测[J].无损检测，2011，（8）.

[4] 杨建龙，祁永刚，严宇，等.电气贯穿件对接焊缝超声波检测[J].无损检测，2013，（7）.