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熔及热熔 PE 管检测应用报告

时间:2022-08-12 点击次数:384
检测对象


电熔焊管,管体外径 110mm,壁厚 6.5mm;套管直径 130mm,套管两端内预埋电阻丝。


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热熔焊管,管体外径 308mm,壁厚 18mm。


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检测方法



主机:Omniscan MX2 32:128 超声相控阵设备,可进行相控阵和 TOFD 检测


电熔焊管的检测:使用 5MHz,128 晶片超声相控阵探头,0 度线性检测套管与母管的焊接区

域;

热熔焊管的检测:主要推荐使用 2.25MHz 专用 TOFD 探头和注水楔块,也可用专用注水相控

阵探头和楔块进行补充检测。



检测结果




01
电熔焊管的检测



首先要对检测参数进行优化,找到检测设置,而其中最主要的影响因素就是一次激发晶片数和聚焦深度。


下图是激发 32 晶片,聚焦深度 10mm,可以看到电阻丝的信号。


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下图是激发 32 晶片,聚焦深度 12mm,可以看到电阻丝的信号,且比聚焦 10mm 时的信号更加清晰完整。


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下图是激发 32 晶片,聚焦深度 14mm,可以看到电阻丝的信号,但比聚焦 12mm 时的信号略差。


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下图是激发 32 晶片,聚焦深度 17mm,可以看到电阻丝的信号,但信号清晰度较差。


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小结:由上面结果可见,在使用 32 晶片激发时,聚焦深度的设置对电阻丝的成像结果有一定

影响,因此在工艺设置时尽量将聚焦深度设置在靠近电阻丝的深度上,使其能够呈现出更加清晰完整的电阻丝形状。


下面是聚焦深度固定,而改变激发晶片时的检测结果。


激发 32 晶片时的检测结果如下:


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激发 16 晶片时的检测结果如下:


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激发 8 个晶片时的检测结果如下:


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小结:32 晶片激发相比于更少晶片激发,对于分辨电阻丝这样的细微的反射体有利,但并不是激发晶片数越多越好,因为当激发晶片数过多时,在非聚焦区域的信号会异常的发散,尤其是对于检测对象厚度较薄的时候,发散更加严重。


下图是电熔 PE 管件的结构示意图:

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将相控阵检测图像与真实工件结构对应如下:


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下面是过热 200%的检测结果,由下图可见,由于过热造成电阻丝出现不同程度的移位和变形,尤其是中间的电阻丝,移位程度更加明显。


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下面是夹铜片模拟未熔缺陷的检测结果,由下图可清晰看到在电阻丝下方有一条反射信号。该信号为断续的点状信号,原因是在它上方的电阻丝对声束产生了阻挡,因而才出现断续的点状信号,而且下方的信号与上面的电阻丝信号在空间上刚好是错位的,也印证该说法。


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下图是氧化层未清除的检测结果,由截面图显示可见一些阴影信号,是由于氧化层未清除的同时,由于高温熔化,表面氧化物混在熔融的 PE 管内,形成类似于夹渣的信号。


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下图是由于冷焊造成的整条焊接面的未熔缺陷,可以看到整个焊接面都有断续的信号出现,而断续的信号是未熔的典型特征。后面更深处出现的大量像拖尾一样的信号是由于声波在电阻丝和未熔界面之间多次反射产生的。


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下图是由于错位造成的未熔缺陷显示,可见由于 PE 管材由于未插入到位,造成未焊接区域没有穿过 PE 管材的底波出现。而 PE 管件和管材之间的界面也没有明显界面波的原因,可能是由于电阻丝加热以后造成管件的底面熔化,底波消失。


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小结:由上面不同类型缺陷显示可知,对于未熔、未去氧化皮、过焊及冷焊等几种类型的缺陷都有较好的检出率。



02
热熔PE管检测结果



热熔管与电熔管在焊接形式和结构上有着很大的区别,热熔管焊缝类似于金属管道的对接焊缝,因而也可以借鉴金属管道对接焊缝的检测方法,比如 TOFD 声时衍射技术在热熔管检测中有着较理想的检测结果。


下图为热熔焊管中的检测结果,未见明显的缺陷信号显示。




下图为热熔 No.2 焊管中的检测结果,可在 TOFD 图像中看到明显的缺陷信号,而且该信号可见明显的上端点信号(与直通波相位相反),并对底波产生明显扰动,判断为地面开口型未熔

合。


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下图为热熔 No.3 焊管中的检测结果,由下图可见根部一个明显的缺陷信号底波为扰动,同时上表面的直通波也受到扰动,扫查方向长度很短,判断该缺陷为一个贯穿孔类的缺陷。


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下图为热熔 No.4 焊管中的检测结果,由下图可见在焊缝中间部位有点状密集信号出现,同时变形波区域也有同样的信号指示,怀疑该位置有密集气孔类缺陷。


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使用相控阵纵波技术检测该热熔焊缝,可以清晰看到根部的几何外形反射如下。但由于纵波入射到底面以后产生波形转换,所以使用纵波检测技术一般不使用二次波作为缺陷判断区域,而只使用一次波,所以我们此时也只关注一次波的信号变化。




下图为热熔焊管中的检测结果,未见明显的缺陷显示。


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下图为热熔 No.2 焊管中的检测结果,可见明显的根部未融合缺陷,由于 PE 管焊接是无坡口的对接焊缝,所以未熔合的缺陷信号显示为垂直方向的显示。




此时由于其他几处信号显示,经过分析为焊缝外部的信号,不判断为缺陷信号。




下图为热熔 No.3 焊管中的检测结果,下图可见明显的缺陷信号,且信号在深度 B 扫描图像中的显示为深度方向贯穿的,且长度很短,与之前的 TOFD 检测结果吻合,可以判断为贯穿孔。




下图为热熔 No.4 焊管中的检测结果,未见明显缺陷显示。




小结:使用 TOFD 技术可以快速判断 PE 热熔管焊缝中的缺陷,具有检测速度快的特点。而使用相控阵技术也可以辅助判断缺陷类型。



实验总结



针对 PE 管两种焊接方式可使用不同的检测方法进行检测:


1) 电熔管的检测:可使用 0 度线性扫查的方式,通过观察电阻丝的信号完整性及其下方的信号判断是否存在缺陷及缺陷类型。


2) 热熔管的检测:主要使用 TOFD 技术进行缺陷扫查,并可辅助使用相控阵技术对缺陷类型进行详细分析。



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