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DB31/T1058-2017燃气用聚乙烯(PE)管道焊接接头相控阵超声检测1范围本标准规定了燃气用聚乙烯(PE)管道焊接接头相控阵超声检测的术语和定义、方法概要、检测人员要求、检测设备、基本要求、检测准备、检测系统的设置和校准、检测程序、检测数据的分析、缺陷评定及检测报告。本标准适用于燃气用聚乙烯管道中公称直径为40mm~400mm的电熔接头和75mm~400mm的热熔对接接头的相控阵超声检测。其他聚乙烯管道中焊接接头的相控阵超声检测可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T12604,1、无损检测,术语超声检测GB/T1558磁气用理地聚乙P臂道案统第?部分:管材SC.NEGB/T15558.2燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第2部分:管件GB/T32563一2016无损检测超声检测相控阵超声检测方法TSGD2002一2006燃气用聚乙烯管道焊接技术规则3术语和定义GB/T12604.1、GB/T15558.1、GB/T15558.2和GB/T32563一2016界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1焊接特征线eigen-line电熔接头超声图中电阻丝上方能够揭示熔融区边界的超声反射信号线。3.2电阻丝错位wire dislocation电阻丝不均匀排布或焊接过程中因电阻丝移位导致电阻丝分布不均匀的缺陷。3.3冷焊cold welding由于焊接输人热量不足,熔接界面上的分子未能扩散缠结或充分地扩散缠结而导致强度不足的缺陷。3.4过焊over-heat welding由于焊接输入热量过多导致接头材料降解,使得熔接的黏结性能下降的缺陷。过焊时,伴随着孔洞和电阻丝错位等缺陷的产生。興尚莲罚素衬网忆.Z沁.ET
DB31/T1058-20173.5冷焊程度the degree of cold weldingH冷焊时,电熔接头的特征线与电阻丝的间距小于正常焊接接头。采用待检接头特征线与电阻丝的间距与正常焊接接头特征线与电阻丝的间距相比较,用减量百分比表征。3.6过焊程度the degree of over-heat weldingH过焊时,电熔接头的特征线与电阻丝的间距大于正常焊接接头。采用待检接头特征线与电阻丝的间距与正常焊接接头特征线与电阻丝的间距相比较,用增量百分比表征。3.7电阻丝直径the resistanee wire diameterd在超声检测图像中,管件上预埋电阻丝显示的直径。3.8电阻丝错位量the resistance wire displacementx电阻丝移开正常位置的最大距离4方法概要SC4.1检测原理与特点本标准提及的相控链超其校餐念为〔业探伤用相差阵超拉圆我不,并简称相撞阵”。虽然相控阵超检测枝术手超波脉冲变射法在测范牌,但是在西场特性脸测应用、信号处塑与成像、性能和功能等竹多片面,相控阵与规超球禁有很入还相控阵超声检侧使用的探头是由若干压电品组或阵列换能器,通过电子系统控制车列中的各个晶片按照一定胞延时法则发射和接收超声波,从而实现声束的扫描、偏转与聚焦等功能如图1)。延s延时1喝阵列方延时N□□?a0?焦点声束1声束N深度N焦点深度Ia)线扫描b)偏转c)聚焦图1相控阵原理图利用扫描特性,相控阵技术可以在探头不移动的情况下实现对被检测区域的扫查;利用偏转特性,2理翼素前网Z.ZC.ET
DB31/T1058-2017相控阵技术既可以在探头不移动的情况下实现对被检测区域的扫查,而且又可以同时激发多角度声束对检测区域进行较大面积覆盖,从而提高检测效率及缺陷检出率;利用聚焦特性,相控阵技术可以提高声场信号强度、回波信号幅度和信噪比,从而提高缺陷检出率,以及缺陷深度、长度的测量精度。相控阵检测系统,能够实现检测全过程信号的记录。通过对信号进行处理,系统能生成和显示不同方向投影的高质量的图像。4.2相控阵的声场特性相控阵声场中除了对检测有利的主瓣外,还包含有可能对检测不利的旁瓣和橱瓣(如图2)。主瓣是指主声束指向角的声压分布形成的波束。旁瓣是由于不同给定角度(偏离主瓣)的阵列单元漏射导致的,在主瓣周围对称分布的声压较小的波束,旁瓣声轴与主瓣声轴形成大小不同的角度,最靠近主瓣的旁瓣称为第一旁瓣。栅瓣是由于指对阵列单元均匀取样信号叠加产生的声压所致。栅瓣幅度取决于相邻晶片间距、晶片数、频率及带宽。一般可通过以下方法可减少栅瓣的影响:a)降低频率;b)减小晶片间距;c)增加一次激发的晶片数;d)减小扫查范围(加用斜楔);e)增大带宽。2030405060708偏转角度说明:M一主瓣;S—旁瓣;G一栅瓣。图2主瓣、旁瓣、栅瓣示意图4.3相控阵探头参数对声场的影响4.3.1单个晶片的宽度a或晶片间距c的影响单个品片的宽度a或晶片间距?影响声场的主声束波幅、偏转能力,以及栅瓣的产生。一般要求:<入/2,并保持c<0.67λ,以避免偏转角度增大时产生栅瓣。特殊情况下可以采用c大于波长的设计,<>但此时扇扫的偏转程度受限制。3興尚莲罚素荷网忆.Z沁.ET
DB31/T1058-20174.3.2激发孔径的影响激发孔径将影响孔径整体的发射强度、近场区长度以及声束的截面形状。同一探头激发孔径越大需激发的晶片数量越多,则孔径整体的超声发射强度越大,同时近场区长度越大则可聚焦的深度范围越大。焊缝检测时一般不应在焊缝中产生焦点,因此为减小近场区对缺陷定量的影响,不应选择过大的激发孔径。但过小的激发孔径使整体发射强度过小而导致穿透能力不够,且使得激发孔径的两个方向的尺寸相差悬殊,使声束截面扁长不利于检测覆盖。4.3.3阵列类别的影响相控阵探头分为:线阵探头[如图3a)]、矩阵探头「如图3b)]、凹阵探头[如图3c)]、凸阵探头[如图3d)],以上四种探头外的称为特殊构探头。a)线阵b)矩阵c)凹阵凸阵图3相控阵阵列示意图图3中a)、c、)维相控阵擦实、b)为二维相控阵探头通过款件对每个晶片的延时控制,一维相控探头可实现的方向转士维控阵探头实现场在二维的方向偏转。在每个品片同时激发的情况头可使多停然聚巧阵探头然发散,4.4相控阵的查相控阵的扫管包括纯子扫描和酸的查。电子扫猫分为弱猫线描等,机械有查分为沿线扫查和栅格扫查检测程中电子描和机城查可強含光园进。沿线查一般结合扇护描或线扫描,并配合与探头相连胞编码器进行,其特点是能够秋速得到饼记录郑缝量体角息,通过数据处理可形成B型、C型、D型显示,但在单次扫查时焊缝纵剖面上任一点只有一个角度声束覆盖。栅格扫查一機结合扫描进行。其特点是可实现对某一焊缝截面任一点进行多角度声束覆盖,以得到缺陷表面状态倾斜角度的信息,但其效率低,不能对焊缝整体进行成像。5检测人员要求5.1检测人员应按GB/T9445的要求进行翘声险测资格签定,并取得相应等级的证书。取得各级别的超声检测人员,只能从事与该资格级别相应的无损检测工作,并负相应的技术责任。5.2检测人员应了解燃气用聚乙烯管道的特性、制造工艺和焊接工艺,通过聚乙烯管道焊接接头相控阵超声检测专业技术培训,并能独立进行聚乙烯管道焊接接头相控阵超声检测。5.3检测人员应得到聘用单位的工作授权。6检测设备要求6.1相控阵超声检测设备相控阵超声检测设备包括主机、探头、软件、扫查装置和附件,上述各项应成套或单独具有产品合格理甄素闯Z.ZC.ET
DB31/T1058-2017证或制造厂出具的合格文件。6.2相控阵超声仪器6.2.1相控阵超声仪器应为计算机控制的含有多个独立的脉冲发射/接收通道的脉冲反射型仪器,其放大器的增益调节步进不应大于1dB。6.2.2相控阵超声仪器应配备与其硬件相匹配的延时控制和成像软件。6.2.3一3dB带宽下限不高于1MHz上限不低于15MHz。6.2.4采样频率不应小于探头中心频率的6倍。6.2.5波幅模数转换位数应不小于8位。6.2.6仪器的水平线性误差不大于1%,垂直线性误差不大于5%。6.2.7所有激励通道的发射脉冲电压具有一致性,最大偏移量应不大于设置值的5%。6.2.8各通道的发射脉冲延迟精度不大于5ns.6.3软件6.3.1仪器至少应有A型、S型、B型、C型显示的功能,且具有在扫描图像上对缺陷定位、定量及分析功能,在二维图像中以亮度(或色彩)表示回波幅度。6.3.2能够存储、调出A型、S型、B型、C型图像,并能将存储的检测数据复到外部存储空间中。6.3.3仪器软件应具有聚焦法则计算功能、ACG校准功能,以及TCG(或DAC)校准功能。6.3.4仪器的数据采集和扫查装置的移动同步,扫查步进值应可调,其最小值应不大于0.5mm。6.3.5仪器应能存储和分辨各A扫描信号之间相对.置的信息,如编码器位置。63.6离线分析铁件中应能对检测时关雅参数设重进行查看Z,J儿℃”NE6.4相控阵探头6.4.1相控阵探头应由多个晶片(不少于32个)组成阵列,探头可加装用以辅助声束偏转的楔块或延迟块。6.4.2探头实测中心频率与标称频率间的误差应不大于10%。6.4.3探头一6dB频带宽度不小于60%。6.5仪器的校准相控阵超声仪器应定期校准,校准周期为1年。除另有规定外,相控阵仪器校准结果应符合以下要求:a)工作频率范围为Hz~10MHz;b)应具有80dB以上的连续可调的衰减器;c)水平线性偏差不大于1%;d)垂直线性偏差不大于5%:e)增益范围不小于30dB;)在达到所探工件的最大检测声程时,其有效灵敏度余量应不小于10dB。6.6扫查装置6.6.1探头夹持部分在扫查时应能保证声束朝向与焊缝长度方向夹角不变。6.6.2导向部分应能在扫查时使探头运动轨迹与拟扫查轨迹保持一致。6.6.3扫查装置应具有确定探头位置的功能,可通过步进电机或位置传感器实现对位置的探测与控制,位置分辨率应符合工艺要求。5筑素荷网Z.Z沁.ET
DB31/T1058-20176.7耦合剂对表面平整的焊接接头,应采用透声性好,且不损伤检测表面的耦合剂,如浆糊、甘油和水等。对表面不平整的焊接接头,应采用其声速与聚乙烯材料相同或接近,声阻抗与聚乙烯材料相差不大的耦合剂。6.8试块6.8.1对比试块应采用与被检焊接接头材料声学性能相同或近似的材料制成,该材料内不得有大于或等于1mm平底孔当量的缺陷。对比试块有PEI、PEⅡ,其规格尺寸和要求分别见附录A、附录B。6.8.2模拟试块模拟试块的外形尺寸应能代表被检工件的特征,试块厚度应与被检工件厚度相对应,也可采用完好的焊接接头制作模拟试块,试块中的反射体可以是人工缺陷。7基本要求7.1宏观检查检测前,焊接接头应经宏观检查并合格。宏观检查按TSGD2002一2006的要求执行。72相控阵超声检工老律筑J.NE7.2.1应根据本标准编制相控阵超声检测工艺规程。722检测前,应根据被检工件情况参照本标准及工艺规程编制操作指导书,电熔接头检测要求见附录C,热熔接头检测要求见附录E。7.2.3操作指导书至少应包括如下内容:a)被检工件情况:b)检测设备器材;c)检测准备:包括确定检测区域、探头及楔块的选取和设置、机械扫查及电子扫描的选择、探头位置的确定、扫查面的确定、扫查面的准备等;d)检测系统的设置和校准;c)扫查和数据采集;)数据分析、缺陷评定与出具报告。7.3工艺验证试验7.3.1工艺验证试验在模拟试块上进行,将拟采用的操作指导书应用到模拟试块上。工艺验证试验结果应确保能够清楚地显示和测量模拟试块中的缺陷或反射体。7.3.2对每一种规格的焊接接头,应加工典型焊接缺陷,检测时应能确保模拟试块中典型缺陷能可靠检出。7.33电熔接头相控阵超声检测特征图谱见附录D,热熔接头相控阵超声检测特征图谱见附录F。6置素前闯Z.Z0.NE1
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