聚乙烯燃气管道热熔接头主要缺陷及无损检测技术研究进展

本文将常见的聚乙烯燃气管道热熔接头缺陷形式分为未熔合、孔洞、工艺缺陷三类。同时,详细介绍了近年来聚乙烯燃气管热熔接头的超声相控阵检测、红外热成像检测、超声波耦合聚焦检测、微波扫描法检测、X射线检测等无损检测技术的研究进展。     

聚乙烯管材热熔对接接头性能的研究

通过使用两种不同聚乙烯(PE)原料制成的管材热熔对接接头试样进行(5±1)mm/min、(50±1)mm/min恒定速度拉伸试验,阐述了PE管材热熔对接接头的性能低于管材本体;利用对PE管材热熔对接接头试样加热的方法,以及对热熔对接接头试样焊缝四周切口后进行的(5±1)mm/min恒定速度拉伸试验,判定PE管材热熔对接接头的性能,这种方法与其它破坏性试验的统计结果相一致;并介绍了国外对PE管材热熔对接接头质量的评价方法。     

PE100管及其热熔接头的蠕变裂纹扩展行为

聚乙烯(PE)管性能优异,广泛应用于城市水及燃气供应系统。PE管的主要破坏形式是长期静压载荷下的慢速裂纹扩展失效。在蠕变条件下,采用光滑试样和裂纹圆棒试样对PE100管及其热熔接头进行了测试,得到了基于蠕变断裂参数C*的蠕变裂纹扩展动力学关系式。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了裂纹圆棒试样的断面形貌,对比分析结果发现,蠕变裂纹扩展失效模式对应的最大应力为15.05 MPa,热熔接头熔合面分布有约11个/mm^2、直径范围为1~5μm的微气孔,热熔接头断裂微纤平均长度比母材约小20%~45%。当热熔对接时,熔合面存在的微气孔以及系带分子的浅渗透是导致PE100热熔接头蠕变裂纹扩展抗力降低的主要原因。     

聚乙烯管道热熔焊接技术研究进展

简述了聚乙烯（PE）管道热熔焊接接头的影响因素,对国内外热熔接头可靠性测试方法的研究进展进行了综述。总结了焊接参数对接头质量的影响规律,并分析了接头的失效机理。焊接参数的改变能显著影响热熔接头的性能,选择最优焊接参数能提高接头乃至整个管道系统的可靠性。分别从力学性能、有限元模拟和无损检测3个方面总结了热熔接头相关研究,期待未来建立一种全面的热熔焊接接头力学性能评价标准,能减少实验时间、降低测试成本。随着材料的创新和科技手段的发展,未来有限元模拟和无损检测技术有望代替力学实验,成为热熔接头可靠性检测的主要方法。     

聚乙烯管道电熔焊接超声相控阵检测技术研究

电熔焊接是聚乙烯管道的主要连接方式之一,由于聚乙烯材料声波衰减系数较大,电熔焊接接头内部金属丝对检测干扰较大,利用常规超声检测手段很难有效检出聚乙烯电熔接头内的各类缺陷。制作了聚乙烯管道电熔焊接接头内部典型缺陷,使用超声相控阵检测技术对其进行了可靠性试验测试。结果表明,提出的超声相控阵检测技术能可靠地检测出聚乙烯电熔焊接头内的典型缺陷。     

聚乙烯及其复合管道安全检测与评价方法

聚乙烯及其复合管道广泛应用于油气输送、城市燃气等能源领域,其安全性至关重要。焊接接头的安全检测及评价是聚乙烯及其复合管道系统安全的关键技术。介绍了聚乙烯管道焊接接头的无损检测原理及方法、冷焊检测技术以及缺陷分类与失效模式三方面内容。对电熔和热熔焊接接头分别采用超声相控阵和耦合聚焦技术进行超声检测,并给出了缺陷剖切与检测结果的对比图。提出了物理概念清晰、工程应用方便的冷焊超声检测方法。将电熔接头中的缺陷分为熔合面缺陷、孔洞、结构畸变和过焊。分别对含不同类型和大小缺陷的电熔接头进行力学性能测试,发现电熔接头存在三种典型的失效模式,即沿电熔套筒壁贯穿裂纹失效、熔合面失效以及沿电阻丝所在平面贯穿裂纹失效。根据试验测试与理论分析结果,提出了相应的安全评定方法。所提出的方法,填补了国内外在聚乙烯管道安全检测与评价方法方面的技术空白,提高了燃气管道的本质安全性。     

超声相控阵技术在石油化工领域中的应用进展

对超声相控阵技术在国内外的发展及标准制定情况进行了简单的介绍,阐述了相控阵技术在石油化工领域的应用,包括长输管道环焊缝及腐蚀检测、法兰的腐蚀检测、小径管焊接接头检测、钢结构中T型接头的检测等,分析了相控阵在上述典型部件应用的技术优势。     

疲劳试验评价缺陷对PE管热熔焊接接头长期性能的影响

高密度聚乙烯（HDPE）管广泛用于运输油气等,然而HDPE管在焊接过程中可能产生焊接缺陷,影响焊接接头的长期性能,目前主要通过静液压试验研究焊接缺陷对HDPE管长期性能的影响,但该方法所需时间较长。通过人工引入焊接缺陷,采用疲劳试验研究缺陷对HDPE管热熔焊接接头长期性能的影响。结果表明：在较低应力作用下,缺陷越大疲劳寿命越短,在较高应力作用下,缺陷对疲劳寿命的影响较小。疲劳裂纹扩展试验可用于快速评价PE管长期性能中的耐慢速裂纹扩展性能和影响,因此推断出疲劳试验方法可用于评价缺陷对HDPE管焊接接头长期性能中静液压强度的影响。     

小径管对接焊缝超声相控阵检测与射线检测对比

针对目前射线检测存在辐射的问题,本文选取小径管对接焊缝作为研究对象,对其进行超声相控阵检测,并通过射线检测对比分析相控阵检测的技术特点。结果表明：相控阵检测技术操作更加便捷,缺陷检出率更高,且可实现小径管对接焊缝缺陷的定性分析。     

热熔焊接工艺参数对聚乙烯管道力学性能的影响

聚乙烯（PE）管道在天然气运输中应用广泛，热熔焊接是连接PE管道的主要方式之一，焊接工艺参数影响热熔接头以及管道整体的性能。文章以焊接温度、加热时间和焊接压力等工艺参数作为主要影响因素，设计正交试验，制备不同的热熔接头拉伸试样，对比分析其抗拉性能。通过数值模拟得到带卷边热熔接头拉伸试样的本构模型。结果表明：焊接温度、加热时间和焊接压力使PE管道的抗拉性能先增高后降低，焊接温度和加热时间对热熔接头的抗拉性能影响显著。PE管道热熔接头的抗拉性能比基材好。载荷-位移曲线与实验曲线较吻合。基于有限元分析和Kwon聚合物本构模型可得到PE管道热熔焊接接头准确的本构关系。     

聚乙烯管材的连接方法和技术

为充分发挥聚乙烯（PE）管材的先进性，经济性和安全性，对PE管材的各种连接方法进行了广泛的研究。介绍了PE管材的热熔对接焊，电热熔焊，热熔承插焊，鞍形/侧壁熔焊，以及钢塑过渡接头连接方法和技术，并对热熔对接焊和电热熔焊作了较深入的探讨，同时进一步分析了不同塑料管材间的焊接方法。     

异种金属焊接接头无损检测技术研究

随着新型材料、新工艺和新设备的应用越来越广泛,异种钢焊接接头在工程应用中越来越重要。由于异种钢焊接接头材质不均匀,难以开展常规超声检测或表面检测。制作了含气孔、坡口未熔合、夹渣等异种钢缺陷试块,采用超声相控阵检测和射线检测两种方法对该试块进行检测。研究结果表明：异种钢焊接接头内部埋藏缺陷射线检测结果易受缺陷方向和透射角度影响,超声相控阵检测结果更加接近缺陷设计尺寸,超声相控阵检测可在一定程度上替代射线检测。     

聚乙烯管道接头超声检测基础数据库软件开发

采用VB+SQL Server开发了聚乙烯管道接头失效基础数据库系统,实现对含缺陷聚乙烯电熔与热熔接头的缺陷类型、外观特征及其对应的超声图谱的组织管理、查询及浏览等功能。该数据库可以为聚乙烯管接头无损检测人员快速准确地检测、识别电熔及热熔接头中的缺陷特征,判断缺陷类型及其危害性提供帮助。     

城市燃气管道安装监检探索

本文就燃气管道安装监督检验过程中如何解决设计、施工存在的问题、燃气PE管热熔接头检测的问题、埋地钢质燃气管道防腐的问题进行了探讨,同时介绍了城市燃气管道安装监检的重点和笔者的建议。     

相控阵超声检测技术在碳纤维复合材料分层缺陷的应用研究

碳纤维复合材料在热成型过程中易产生分层缺陷,本文研究了相控阵超声检测技术对于分层缺陷的定量结果,以及人员检验技能水平对于该测量系统的影响程度。通过预埋不同深度、不同直径的分层缺陷制备试样,使用相控阵超声的B、C扫描图像进行检测分析,并对此测量系统进行分析。结果表明：相控阵超声检测技术能够较准确定量且直观呈现分层缺陷,且检测结果受检验员技能水平影响程度很小。     

PE管道热熔对接焊缝无损检测技术研究现状

聚乙烯（PE）管道对接焊缝质量的检测是其在压力管道方面安全使用的关键。分析了对接焊缝的外观形态和结构特征,比较论述了采用X射线和超声波焊缝质量检测方法的优劣,认为采用超声波检测PE管道热熔焊缝质量的方法具有测试成本低、方便快捷的优势,综述了超声波检测方法在探头研制、波形提取、判定标准等方面的最新研究成果,为PE管道热熔焊接焊缝超声波检测技术的后续研究提供参考。     

聚乙烯电熔焊接新方法及工艺优化研究

在电熔接头相控阵检测中首次发现接头内部存在一条由超声信号组成的特征线,进一步研究表明,可以根据特征线移动速度以及特征线与电阻丝的距离变化情况,估评聚乙烯（PE）电熔接头的焊接工艺是否合适。在PE电熔接头新产品开发中采用超声检测实时录像,通过特征线的移动情况对焊接工艺参数进行优化,从而可大幅降低电熔接头的开发时间和成本。     

城市燃气工程中PE管的应用

针对城市燃气工程中PE管的应用进行分析,阐述了PE管施工以及运营管理中的优势所在,内容包括:施工方便,延展性好,接头密实性强等。结合这些内容,阐述了如何在燃气工程中使用PE管,同时还总结了在对PE管进行应用过程中的相关管理措施,希望通过对这些内容的研究,能够对城市燃气工程中PE管的使用提供一定帮助。     

聚乙烯管材热熔对接接头抵抗慢速裂纹扩展性能评价

采用应变硬化试验(SH)对不同焊接工艺下的聚乙烯管材热熔对接接头抵抗慢速裂纹扩展（SCG）性能进行评价。通过建立焊接温度梯度（190~250 ℃）、焊接压力梯度（0.6~1.4 MPa）和吸热时间梯度（40~140 s）试验,分析在不同焊接工艺参数条件下,不同聚乙烯管材热熔对接接头耐SCG性能的变化规律,探索冷焊及过焊2种典型缺陷对管材接头耐SCG性能的影响。结果表明,焊接温度、焊接压力和吸热时间都是影响管材热熔对接接头耐SCG性能的重要工艺参数,试验测得PE100, d_n110, SDR11型管材的最佳焊接参数为焊接温度230 ℃,焊接压力1 MPa及吸热时间100 s,当焊接参数选取过高或过低时,会造成管材接头出现过焊或冷焊缺陷,降低管材接头的耐SCG性能。     

PE管电熔焊接和热熔焊接在施工中的比较

目前,塑料管道在中国正在稳步发展,PE管、PP-R管、UPVC管都占有一席之地,其中PE管强劲的发展势头最为令人瞩目。PE管的使用领域广泛。其中燃气管和给水管是其两个最大的应用市场。PE管作为煤层气输送管线在施工中得到普遍的应用,根据以往施工实践的总结,对于PE管的热熔和电熔两种比较成熟的施工方法进行分析和比较。