详情

原文传递聚乙烯管道热熔接头超声检测技术研究及设备研制

论文题名：	聚乙烯管道热熔接头超声检测技术研究及设备研制
关键词：	聚乙烯管道;热熔接头;焊接缺陷;超声检测技术
摘要：	管道是石油、天然气的主要的输送手段，称为国民经济的“血管”。聚乙烯管道具有卓越的耐腐蚀性能、合适的机械力学性能、良好的焊接性能和长达50年的使用寿命，在城市给水、输气等领域得到广泛应用。热熔对接焊接是聚乙烯管道的最主要连接方式，热熔接头焊接时由于环境、操作等因素容易出现各种缺陷，使接头成为聚乙烯燃气管道系统最大的安全隐患之一。由于材料和结构的差异，传统金属管道的无损检测技术并不适用于聚乙烯管道接头的检测。因此系统地开展含聚乙烯管道热熔接头无损检测技术研究，研制相应的无损检测设备，对推动整个聚乙烯管道行业的健康发展具有十分重要的意义。　　本文在“十一五”和“十二五”等国家科技支撑计划课题的持续资助下，主要以聚乙烯管道热熔接头为研究对象，在聚乙烯管道热熔接头的缺陷分类及缺陷的声学响应、超声相控阵技术和液浸耦合技术、热熔对接接头工艺缺陷无损检测等方面进行系统地研究，在此基础上研制开发了热熔接头全自动超声检测系统，主要完成的研究内容包括以下几个方面: 　　(1)采用理论分析、工程调研与试验研究相结合的方法，研究聚乙烯热熔接头缺陷分类。综合考虑聚乙烯管道热熔对接焊接过程中可能遇到的各种施工工艺和载荷工况问题，预制了大量含不同缺陷聚乙烯管道热熔对接接头。根据聚乙烯热熔对接接头缺陷的成因、形态特征及其引起的失效形式将缺陷系统地分为裂纹、孔洞、熔合面夹杂、工艺缺陷（包括冷焊、过焊、不对中、熔合面过短）四类，为缺陷的超声检测和安全评定方法的提出奠定基础。　　(2)在聚乙烯管道热熔对接接头缺陷分类研究的基础上，研究接头中缺陷的超声反射、衍射等声学响应规律，重点研究面积型缺陷方向性对超声检测可靠性的影响。提出聚乙烯管道热熔接头超声检测的耦合聚焦技术和超声相控阵技术，以克服聚乙烯材料声衰减严重对超声检测造成的困难，为设备研制提供技术方案。　　(3)研究聚乙烯管道热熔对接接头可能会出现的各种工艺缺陷，结合缺陷的外观形态特征，研究无损检测方法对工艺缺陷的适用性和可靠性。通过超声相控阵检测发现热熔对接接头内部存在超声信号线，在此基础上提出热熔接头冷焊检测的超声特征线方法。　　(4)对于熔焊面与检测平面垂直且带不规则卷边结构的热熔焊接接头，提出了聚乙烯管道热熔接头自动超声检测系统研制的技术路线，以相控阵动态聚焦代替机械聚焦，以纵向电子线扫查代替机械扫查，综合集成阻抗匹配声耦合技术、相控阵电子聚焦技术、数控扫查技术、C扫描实时成像技术，研制开发了聚乙烯管道热熔接头自动超声检测系统，并实现整个系统的自动化、数字化、图像化。　　(5)通过制作带有典型缺陷的聚乙烯接头缺陷试样，对研制的超声检测系统进行可靠性测试和工艺试验，各项测试结果表明，研制的超声检测系统能可靠地检出接头中的典型缺陷，提高了聚乙烯管道系统的本质安全性。
作者：	郭伟灿
专业：	化工过程机械
导师：	郑津洋
授予学位：	博士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文