随着PE燃气管道应用越来越广泛，但其无损检测手段相对匮乏，而超声相控阵检测技术正是其有效检测手段之一，是近年来PE燃气管道无损检测领域的研究热点。本期小海骄将来为大家介绍燃气PE管道热熔焊接接头超声相控阵检测全过程。

E.1检测准备

E.1.1检测区域

检测区域应包含焊缝本身宽度加上两侧各5mm的母材。

E.1.2扫查方式选择

选用沿线扫查+扇形扫描进行检测。对可疑部位，可采用结合锯齿、前后、左右、旋转、环绕等各种扫查方式进行检测。

E.1.3探头的选择

E.1.3.1聚乙烯管道热熔接头相控阵超声检测用探头采用一维线阵斜探头。

E.1.3.2探头声束汇聚区范围应能满足检测聚乙烯管道热熔接头内缺陷深度的要求。E.1.3.3探头激发孔径长度应满足：探头的检测区域应能覆盖整个热熔熔接截面，确保一次扫查在S显示中能形成完整的接头纵向截面图。

E.1.3.4探头激发孔径宽度应小于10mm，使探头与管件外圆弧面有良好的耦合。

E.1.3.5探头斜角通常为45°或60°，探头楔块应选用声速与聚乙烯相近的材料制作，推荐采用聚砜材料。

E.1.3.6探头频率应根据管材厚度选定。不同管材厚度范围适用的探头频率见表E.1。

表E.1不同管材厚度适用的探头频率

E.1.4探头的布置及软件设置

E.1.4.1探头的布置

采用扇扫描，探头平行于焊缝周向移动做沿线扫查。（如图E.1）。

图E.1探头的布置

E.1.4.2聚焦设置

焊缝初始扫查聚焦深度应设置在工件中最大探测声程处。

在对缺陷进行精确定量时，或对特定区域检测需要获得更高的灵敏度和分辨率时，可将焦点设置在该区域。

E.1.5扫查面准备

E.1.5.1检测时机

聚乙烯管道的热熔接头应在焊接工作完成，宏观检查合格和自然冷却2h后进行检测。

E.1.5.2热熔焊接接头

热熔焊接接头应符合以下要求：

A）采用管材应符合GB.1的要求；

B）接头应该是持证焊工按经评定合格的焊接工艺进行组装、施焊的；

C）接头应经接头宏观检查和外卷边切除检查合格，接头的表面应尽量平整、干净，不影响探头与工件的声耦合。

E.1.5.3表面清理

所有影响检测的污物应予以清除，卷边切除后表面的不规则状态不得影响检测结果的正确性和完整性。

E.1.5.4扫查面标记

检测前应在工件扫查面上予以标记，标记内容至少包括扫查起始点和扫查方向。

E.1.6耦合剂

E.1.6.1耦合剂选用应符合6.7的要求。

E.1.6.2实际检测采用的耦合剂应与检测系统设置和校准时的耦合剂相同。

E.1.7检测温度

E.1.7.1应确保在规定的温度范围内进行检测。

E.1.7.2若温度过低或过高，应采取有效措施避免。若无法避免，应评价其对检测结果的影响。

E.1.7.3系统校准与实际检测间的温度差应控制在±15℃之内。

E.1.7.4采用常规探头和耦合剂时，工件的表面温度范围为0℃～40℃。超出该温度范围，可采用特殊探头或耦合剂，并通过实验验证。

E.2检测系统的设置和校准

E.2.1扇扫描的校准

E.2.1.1采用扇扫描检测前，应对扇扫描角度范围内的每一个声束校准，校准的声程范围应包含实际检测拟使用的声程范围。

E.2.1.2校准时应进行ACG和TCG修正，为避免角度灵敏度差异，在校准前先进行ACG修正。

E.2.1.3TCG修正和校准采用PE-Ⅰ系列试块。ACG修正和校准采用PE-Ⅱ系列试块。

E.2.1.4扇扫描TCG修正后不同深度处相同反射体回波波幅应基本一致，且经最大补偿的声束回波的信噪比不应小于6dB。

E.2.2灵敏度设置

E.2.2.1采用TCG方式校准灵敏度，使用PE-Ⅰ系列试块进行。

E.2.2.2扫查灵敏度的确定

扫查灵敏度由工艺验证试验确定，一般将φ1×25-4dB设置为满屏高度的80～95%，作为扫查灵敏度。

E.2.3位置传感器的校准

E.2.3.1检测前应对位置传感器进行校准。

E.2.3.2校准方式是使扫查装置移动一定的距离（不小于mm），对检测设备所显示的位移与实际位移进行比较，其误差应小于1%，最大不超过10mm。

E.2.4检测系统的复核

E.2.4.1检测系统的复核包括对灵敏度复核及定位精度复核，在如下情况时应对检测系统进行复核：

A）校准后的探头、耦合剂和仪器调节旋钮发生改变时；

B）检测人员怀疑扫查灵敏度有变化时；

C）连续工作4h以上时；

D）工作结束时。

E.2.4.2复核应采用与初始检测设置时的同一试块。若复核时发现与初始检测设置发生偏离，则按照表E.2规定执行。

表E.2偏离和纠正

E.3检测程序

E.3.1依照工艺设计将检测系统的硬件及软件置于检测状态。

E.3.2在待检的热熔接头上使用耦合剂。

E.3.3将探头摆放到要求的位置，沿工艺设定的路径进行扫查。探头移动轨迹与设定轨迹不能超过3mm。

E.3.4扫查时应保证扫查速度不大于30mm/s，扫查步进不大于1.0mm。

E.3.5扫查停止位置应超过起始位置至少20mm；若需对焊缝进行分段扫查，则各段扫查区的重叠范围至少为20mm。

E.3.6扫查过程中应保持稳定的耦合，有耦合监控功能的仪器可开启此功能，若怀疑耦合不好，应重新扫查该段区域。

E.4检测数据的分析

E.4.1检测数据的有效性评价

E.4.1.1分析数据之前应对所采集的数据进行评估以确定其有效性，数据至少应满足以下要求：

A）数据是基于扫查步进的设置而采集的；

B）采集的数据量满足所检测焊缝长度的要求；

C）数据丢失量不得超过整个扫查的5%，且不允许相邻数据连续丢失；

D）扫查图像中耦合不良不得超过整个扫查的5%，单个耦合不良长度不得超过2mm。

E.4.1.2若数据无效，应纠正后重新进行扫查。

E.4.2缺陷的定性

E.4.2.1根据S型显示，结合A扫描显示，对缺陷的性质进行分析。

E.4.2.2依据缺陷的位置、显示图像，对照附录，确定缺陷的性质。

E.4.2.3热熔接头缺陷性质包括：

A）接头中的孔洞；

B）熔接面夹杂，如夹砂、灰尘、金属等；

C）未熔合；

D）裂纹；

E.4.3缺陷的表征以S显示和B显示的图像中缺陷成像尺寸作为缺陷尺寸。

E.4.3.1熔合面夹杂

熔合面夹杂缺陷为面积型缺陷，将其表征为由其外接矩形之长和宽围成的矩形。如图E.2所示，图E.2中缺陷所在的面为聚乙烯热熔接头的熔合面，X为缺陷矩形径向方向上的边长，Y为缺陷矩形周向方向上的边长。

当存在两个以上的熔合面缺陷相邻时，应考虑熔合面缺陷之间的相互影响。当相邻缺陷间距小于等于较短缺陷尺寸时，应作为一个缺陷处理，间距也应计入缺陷长度。

图E.2熔接面缺陷的表征

E.4.3.2孔洞

孔洞缺陷为体积型缺陷，应表征其X、Y。其表征方法与E.4.3.1相同。

E.5缺陷评定

E.5.1缺陷质量分级的依据

根据接头中存在的缺陷性质、数量和密切程度，其质量等级可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。

Ⅰ、Ⅱ级热熔接头内不允许有裂纹和未熔合缺陷。

E.5.2熔合面夹杂的质量分级

熔合面夹杂缺陷按表E.3的规定进行分级评定。

表E.3熔合面夹杂缺陷的质量分级

E.5.3孔洞的质量分级

Ⅰ、Ⅱ级热熔接头中不允许尖锐端角的孔洞缺陷。

孔洞缺陷按表E.4的规定进行分级评定。

表E.4孔洞缺陷的质量分级

E.5.4热熔接头的质量接受标准由合同双方商定，或参照有关规范执行。

E.6检测报告

检测报告至少应包括以下内容：

A）委托单位和报告编号；

B）检测标准；

C）被检热熔接头：名称、编号、管材型号、材质、规格、生产厂商、配套工程名称、表面状况；

D）检测设备：仪器名称、型号、编号、检测系统的校准时间、校准有效期，扫查装置、试块、耦合剂；

E）检测条件：检测工艺卡编号、探头参数及楔块选择、扫查方式、聚焦法则的设定、检测使用的波型、

检测灵敏度、系统性能试验报告、温度；

F）检测示意图：探头扫查表面、检测区域以及所发现的缺陷位置和分布；

G）检测数据：数据文件名称、缺陷类型、位置与尺寸及缺陷部位的图像（S-扫描或C扫描等，以能够真实反映缺陷情况为原则）

H）检测结果；

I）检测人员和责任人员签字及其技术资格等级；

J）检测日期。