聚乙烯燃气管道电熔接头缺陷的超声检测与安全评定.pdf

摘要 聚乙烯燃气管道电熔接头(以下简称电熔接头)在管道连接中大量使用。其 质量直接影响管道系统运行的安全性。然而，迄今为止电熔接头还没有可靠的无 损检测方法，电熔接头缺陷的安全评定仍处于空白状态，因此，开展聚乙烯燃气 管道电熔接头缺陷的超声检测及安全评定研究对确保使用量不断上升的城市聚 乙烯燃气管道的安全运行具有重要意义。 本文以国家科技支撑计划课题“生命线工程安全保障关键技术研究及工程示 测和安全评定方法，完成的主要工作为： (1)电熔接头缺陷分类研究。通过解剖大量含缺陷的电熔接头，将电熔接 头缺陷分为熔合面缺陷、孔洞、金属丝错位、冷焊四类，并分析了每类缺陷的成 因，提出了相应的预防措施。 (2)超声相控阵对电熔接头缺陷检测精度及可靠性研究。从超声原理角度 分析出超声相控阵技术对电熔接头熔合面缺陷、孔洞及金属丝错位具有较好的检 测能力；从超声试验角度验证出相控阵技术及B扫描实时成像的超声检测方法 对金属丝上方≥1．0ram、金属丝信号之间≥1．0ram以及金属丝信号下方≥2．0ram 的缺陷有100％的检出率；对熔合面缺陷、金属丝上方的孔洞及金属丝错位的定 量、定位精度可达0．5ram，对金属丝下方孔洞的定量、定位精度可达1．Omm，可 以用于工程实践。 (3)电熔接头冷焊检测方法研究。通过对比大量超声检测试验结果，在国 际上首次发现了电熔接头中的冷焊特征线，并提出了“冷焊特征线检测法”。试 验表明，冷焊特征线的位置会随焊接条件的变化而规律性地改变，可用于冷焊的 检测和表征。 (4)含缺陷电熔接头的力学性能试验研究。结果表明，缺陷长度≤60％L(厶 电熔套筒单边熔焊区长度，mm；)的熔合面缺陷对电熔接头拉伸及短期爆破的失 效模式几乎没有影响，接头受轴向拉伸时均发生外冷焊区管材的颈缩，短期爆破 时均发生管材的韧性破坏；焊接能量(焊接时间或功率)越小，接头韧性剥离面 积、剥离力及剥离能越小，冷焊越严重，但焊接能量过大时又会造成接头材料的 劣化，剥离力和剥离能反而降低；缺陷越大，剥离能越低，缺陷大小相同时，含 中间焊区缺陷的试样的剥离时间最短，剥离力最小，剥离能也最低；内压作用下 接头根据缺陷类型的不同有两种失效模式：沿套筒壁厚方向的开裂和沿熔焊面的 开裂，前者对应同内冷焊区贯通的缺陷，后者对应严重冷焊缺陷；夹泥、未刮氧 化皮及过大的装配间隙会严重影响焊接接头的质量。 (5)电熔接头缺陷的安全评定研究。在电熔接头超声检测和力学性能试验 的基础上，初步提出了电熔缺陷的表征及评定方法。不与内冷焊区贯通且X／L。 15％(五缺陷计算长度)的熔合面缺陷可以接受；孔洞无尖角且不与内冷焊区贯 通时，X／L≤10％的单个孔洞与X／L≤20％的组合孔洞可以接受；4．O％≤蹦D≤5．O％ (乙冷焊特征线到金属丝的垂直距离，nlln；D，管材外径，nlln：)的接头可接受。 关键词：聚乙烯燃气管 电熔接头超声检测相控阵力学性能安全评定 试验研究 II 浙江大学硕士学位论文 ABSTRCT usedin of Electro-fusion(EF)is gaspipe,of widely jointPolyethylene(PE)fuel which is for is∞ qualityveryimportantpipingsystem．However,there non-destructive forEF no assessment testing(NDT)methodjoint，andsafety system forEF ofPE mustbesolvedorthe ofPE safety