燃气管道相控阵超声检测流程

燃气管道相控阵超声检测流程，通过超声相控阵检测仪来对电熔焊接接头进行无损检测。

C.1 检测准备

C.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。

C.1.2 扫查方式选择

选用沿线扫查+线扫描进行检测，线扫描角度为 0°。

C.1.3 探头的选择

C.1.3.1 聚乙烯管道电熔接头相控阵超声检测用探头采用一维线阵直探头。

C.1.3.2 探头声束汇聚区范围应能满足检测聚乙烯管道电熔接头内缺陷深度的要求。

C.1.3.3 探头激发孔径长度应覆盖单边电熔接头的检测区域。

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

C.1.3.5 探头频率应根据管件厚度选定。不同管件厚度范围适用的探头频率见表 C.1。

表C.1 不同管件厚度适用的探头频率

C.1.4 探头的布置及软件设置

C.1.4.1 探头的布置

采用线扫描对焊缝进行覆盖，探头平行于管件轴线，周向移动做沿线扫查（如图C.1）。

图C.1 探头的布置

C.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。

C.1.5 扫查面准备

C.1.5.1 检测时机

聚乙烯管道的电熔接头应在焊接工作完成，自然冷却2h后进行检测。

C.1.5.2 电熔焊接接头

电熔焊接接头应符合以下要求：

A）采用管材应符合GB15558.1的要求，管件应符合GB15558.2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）接头宏观检查合格，接头的表面应尽量平整、干净，不影响探头与工件的声耦合。

C.1.5.3 表面清理

所有影响超声检测的污物等应予以清除。

C.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。

C.1.6 耦合剂

C.1.6.1 耦合剂选用应符合6.7的要求。

C.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。

C.1.7 检测温度

C.1.7.1 应确保在规定的温度范围内进行检测。

C.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。

C.1.7.3 系统校准与实际检测间的温度差应控制在±15℃之内。

C.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。

C.2 检测系统的设置和校准

C.2.1 线扫描的校准

C.2.1.1 采用线扫描检测前，应对线扫描角度0°时的声束校准，校准的声程范围应包含实际检测拟使用的声程范围。

C.2.1.2 校准采用PE-Ⅰ试块；

C.2.1.3 线扫描TCG修正后不同深度处相同反射体回波波幅应一致，且经最大补偿的声束回波的信噪比不应小于6dB。

C.2.2 灵敏度设置

C.2.2.1 采用TCG方式校准灵敏度，使用PE-Ⅰ系列试块进行。

C.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。

C.2.3 位置传感器的校准

C.2.3.1 检测前应对位置传感器进行校准。

C.2.3.2 校准方式是使扫查装置移动一定的距离（不小于500mm），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。

C.2.4 检测系统的复核

C.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。

C.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C.2规定执行。

表C.2 偏离和纠正

C.3 检测程序

C.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。

C.3.2 在待检的电熔接头上使用耦合剂。

C.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得超过3mm。

C.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。

C.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。

C.3.6 由于电熔管件接线柱阻碍探头的移动，自动扫查时应避开。

C.3.7 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。

C.4 检测数据的分析

C.4.1 检测数据的有效性评价

C.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。

C.4.1.2 若数据无效，应纠正后重新进行扫查。

C.4.2 缺陷的定性

C.4.2.1 根据B型显示，结合A扫描显示，对缺陷的性质进行分析。

C.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。

C.4.2.3 电熔接头缺陷性质包括：

A）接头中的孔洞；

B）熔接面夹杂，如夹物、油污、氧化皮未刮等；

C）冷焊；

D）过焊；

E）电阻丝错位；

F）管材承插不到位。

C.4.3 缺陷的表征

以B型显示和C型显示的图像中缺陷成像尺寸作为缺陷尺寸。

C.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C.2所示，图C.2中缺陷所在的面为聚乙烯电熔接头的熔合面，L表示聚乙烯电熔接头单边熔合区长度。X为缺陷矩形的轴向方向上的边长，Y为缺陷矩形的周向方向上的矩形边长。

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。

C.4.3.2 孔洞

孔洞缺陷为体积型缺陷，应表征其长度X、宽度Y和孔洞自身高度h。其表征长度X和宽度Y的方法与C.4.3.1相同，孔洞自身高度H采用电熔接头纵向截面的二维超声波图像中该缺陷显示最大高度表示。

C.4.3.3 电阻丝错位

采用电阻丝错位量来表征电阻丝错位的严重程度（图C.3）。图C.3为聚乙烯电熔接头的轴向剖面图。图（C.3b）中，x1、x2…为电阻丝偏离其正常位置的距离，取其最大值作为电阻丝错位缺陷的计算尺寸，见式（1）。

C.4.3.4 冷焊

采用特征线与电阻丝间距离变小的百分比来表征冷焊的严重程度：

a）对正常焊接输入热量的电熔接头进行检测，获得截面的超声成像图，测得该图像中的特征线与电阻丝之间的距离 l；

b）对待测电熔接头进行检测，获得截面的超声成像图，测得该图像中的特征线与电阻丝之间的距离l′；

c）将 l 和 l′代入式（2）计算电熔接头的冷焊程度 H。

C.4.3.5 过焊

C.4.3.5.1 过焊主要呈现以下特征：

A）特征线之间的距离比正常大；

B）特征线弯曲或亮度发生变化；

C）在接头中容易产生空洞。

过焊按孔洞、电阻丝错位量和过焊程度来表征

C.4.3.5.2 过焊程度表征

采用特征线与电阻丝间距离变大的百分比来表征过焊的严重程度：

A）对正常焊接输入热量的电熔接头进行检测，获得截面的超声成像图，测得该图像中的特征线与电阻丝之间的距离 l；

B）对待测电熔接头进行检测，获得截面的超声成像图，测得该图像中的特征线与电阻丝之间的距离 l′；

C）将 l 和 l′代入式（3）计算电熔接头的过焊程度 H′。

注：l 和 l′测量时取最大值和最小值的平均值。

C.5 缺陷评定

C.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。

C.5.2 熔合面夹杂的质量分级

熔合面夹杂缺陷按表 C.3 的规定进行分级评定。

表 C.3 熔合面夹杂缺陷的质量分级

C.5.3 孔洞

Ⅰ、Ⅱ级电熔接头中不允许存在相邻电阻丝间有连贯性孔洞、与内冷焊区贯通的孔洞。孔洞缺陷按表 C.4的规定进行分级评定。

表 C.4 孔洞缺陷的质量分级

C.5.4 电阻丝错位

Ⅰ、Ⅱ级电熔接头中不允许存在相邻电阻丝相互接触的缺陷。电阻丝错位缺陷按表 C.5 的规定进行分级评定。

表 C.5 电阻丝错位缺陷的质量分级

C.5.5 冷焊

冷焊缺陷按表 C.6 的规定进行分级评定。

表 C.6 冷焊缺陷的质量分级

C.5.6 过焊

C.5.6.1 过焊引起孔洞缺陷时，按 C.5.3 评定；

C.5.6.2 过焊引起电阻丝错位时，按 C.5.4 评定；

C.5.6.3 过焊缺陷按过焊程度进行分级评定时，按表 C.7 的规定进行分级评定。

表 C.7 过焊缺陷的质量分级

C.5.7 承插不到位

Ⅰ、Ⅱ级电熔接头中不允许存在承插不到位缺陷。

C.5.8 综合评级

当接头中同时出现多种类型的缺陷时，以质量最差的级别作为接头的质量级别。

C.5.9 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。

C.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）被检电熔接头：名称、编号、管材和管件型号、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、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（B 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。

以上参考自标准DB31/T1058-2017归纳总结