DB61T1764-2023燃气聚乙烯管道热熔接头相控阵超声检测.docx

ICS 19.100CCS N 78DB61陕西省地方标准DB 61/T 17642023燃气聚乙烯管道热熔接头相控阵超声检测Phased array ultrasonic testing for butt fusion joint of gas polyethylene pipes2023 - 12 - 22 发布2024 - 01 - 22 实施陕西省市场监督管理局发 布DB61/T 17642023目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 检测人员25 检测设备26 检测工艺37 检测数据分析58 缺陷评定69 检测报告7附录 A （规范性） 对比试块 PE-A8附录 C （规范性） 对比试块 PE-C10附录 D （资料性） 热熔接头含缺陷模拟试块制作11附录 E （资料性） 热熔接头相控阵检测特征图谱13I附录 B （规范性） 对比试块 PE-B9前言本文件按照GB/T 1.1-2020给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由陕西省市场监督管理局提出并归口。本文件起草单位：榆林市特种设备检验检测院、上海海骄机电工程有限公司、西安特种设备检验检 测院、铜川市特种设备检验所、上海派普诺管道检测科技发展有限公司。本文件主要起草人：李宇翔、崔增林、印军华、贠柯、王占荣 、王家庚、高文智、方家宁、张建龙、高兴、金鑫、李飞、刘晓鹏、杜博远、郑欣、邱娟、宋海平、孙涛、郭志、黄金轩、乔媛媛、李隆 章、冯帆、毛维辉、贾学滨。本文件由榆林市特种设备检验检测院负责解释。联系信息如下：单位：榆林市特种设备检验检测院电话：[phone]地址：陕西省榆林市西沙柳营东路双灵东巷16排5号邮编：719000II燃气聚乙烯管道热熔接头相控阵超声检测1 范围本文件规定了燃气用埋地聚乙烯管道热熔接头相控阵超声检测人员、检测设备、检测工艺、检测数 据分析、缺陷评定及检测报告的要求。本文件适用于公称直径75 mm，且壁厚40 mm的燃气聚乙烯管道热熔接头的相控阵超声检测。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件, 仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T 9445无损检测 人员资格鉴定与认证GB/T 15558.1燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统 第1部分：管材GB/T 15558.2燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统 第2部分：管件GB/T 29302无损检测仪器 相控阵超声检测系统的性能与检验GB/T 32563无损检测 超声检测 相控阵检测方法NB/T 47013.15承压设备无损检测第15部分：相控阵超声检测3 术语和定义GB/T 9445和GB/T 32563界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1熔合区 MFZ melt fusion zone热熔对接过程中晶体熔化的区域。熔合区如图1。注 1：1接头外侧注 2：2接头内侧注 3：3熔合区边界注 4：4测试区1注 5：5熔合区注 6：6熔合面图 1 热熔接头熔合区3.2未熔合 lack of fusion熔合界面处聚合物分子间没有扩散，导致界面未熔合在一起的缺陷。3.3熔合面夹杂 Inclusion熔合面掺入外来物。3.4孔 洞 porosity界面处熔融聚合物结晶时，气体未能逸出而残留下来所形成的空穴。3.5微粒污染 particulate contamination熔合界面处存在颗粒物污染的缺陷。4 检测人员4.1 检测人员应符合 GB/T 9445 或相应适用标准的要求，进行检测资格鉴定，并取得相应等级的证书。取得各级别的检测人员，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。4.2 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。4.3 检测人员应得到聘用单位的工作授权。5 检测设备5.1 仪器相控阵超声检测仪器性能应符合 GB/T 29302。5.2 探头5.2.1 探头采用一维线阵纵波探头，阵元间距应0.6 mm，阵元长度应10 mm。5.2.2 探头频率应根据管材厚度选定。不同管材厚度范围适用的探头频率见表 1。2表 1 不同管材厚度适用的探头频率管材厚度 e（mm）频率 f（MHz）6e155615e3045e302.2545.2.3 工件与楔块间应耦合良好。工件与楔块最大间隙超过 0.5 mm 时，应定制与工件曲率相符的楔块。5.3 试块5.3.1 对比试块用于调节设备，材料与被检件相似，含有意义明确的参考反射体。对比试块PE-A、PE-B、 PE-C 尺寸和要求应符合附录 A、附录 B、附录 C。5.3.2 模拟试块用于检测工艺的验证。外形尺寸应能代表被检工件的特征，厚度应与被检工件厚度相 对应。模拟试块的制作方法可参考附录 D 。5.4 耦合剂应结合待检熔接接头的表面平整程度选择耦合剂：a) 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；不大的耦合剂，推荐采用由甘油、水玻璃等按一定比例混合配制而成的稠状耦合剂；c) 应在工艺文件规定的温度范围内稳定可靠。5.5 扫查器5.5.1 应能夹持探头并贴合管道沿焊缝进行平行扫查。5.5.2 检测前应对扫查器进行校准，位移误差应1 %，最大不超过 10 mm。5.6 校准、核查、运行核查和检查检测设备的校准、核查、运行核查和检查要求按NB/T47013.15执行。6 检测工艺6.1 检测区域熔合区加上两侧各 5 mm的母材。6.2 扫查方式选择采用周向扫查。6.3 探头布置及软件设置6.3.1 探头布置探头平行于管材轴线，布置于焊缝上或焊缝附近（见图2）。3b) 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注 1：1管材;注 2：2热熔接头；注 3：3相控阵探头.图 2 探头的布置6.3.2 激发孔径激发孔径尺寸D、阵元宽度b应满足：0.2D/b5。推荐选择较大的激发孔径。6.3.3 检测模式检测模式可从图3图5中选取。（a）自发自收（b）一发一收图 3 线性扫描模式图 4 扇形扫描模式图 5 全聚焦模式6.3.4 聚焦设置46.3.4.1 初始扫查聚焦深度设置在工件中最大探测声程处。6.3.4.2 在对缺陷进行精确定量或对特定区域检测需要获得更高的灵敏度和分辨力时，可将焦点设置 在该区域。但应注意聚焦区以外声场劣化。6.3.5 显示设置显示设置宜设置为A扫描显示、S型显示、C型显示和D型显示。6.4 检测时机熔接完成并经自然冷却 1.5 h后。6.5 扫查面6.5.1 待检热熔接头应符合以下要求：a) 采用管材符合 GB/T 15558.1 的要求，管件符合 GB/T 15558.2 的要求；b) 接头由持证焊工按经评定合格的焊接工艺进行组装、施焊；c) 接头宏观检查和外卷边切除检查合格，接头表面平整、干净，不影响探头与工件的声耦合。6.5.2 所有影响检测的污物等应予以清除。6.6 灵敏度6.6.1 使用 PE- A 系列试块，采用 TCG 方式校准灵敏度。6.6.2 扫查灵敏度由工艺验证试验确定，一般设定为125-4dB 。6.6.3 工件表面耦合损失和最大声程处材质衰减与试块相差大于或等于 2dB 时，应进行传输损失补偿。6.7 扫查6.7.1 扫查速度应 30 mm/s，扫查步进 1 mm。6.7.2 扫查起止位置至少重叠 20 mm。6.7.3 扫查过程中应保持稳定的耦合。6.8 工艺验证工艺验证一般在模拟试块上进行，应能够清楚地显示模拟试块中的缺陷或反射体。7 检测数据分析7.1 有效性评价分析前应对采集的检测数据进行评估以确定其有效性，检测数据应满足以下要求：a) 扫查图像中耦合不良累计不得超过 5 %，单个耦合不良长度不得超过 2 mm；b) 灵敏度、信噪比符合检测要求；c) 数据覆盖检测范围，无漏检；d) 数据丢失量不得超过 5 %，且不允许相邻数据连续丢失。7.2 缺陷识别7.2.1 根据 S 型显示、C 型显示和 D 型显示，结合 A 扫描显示，识别缺陷显示，判定缺陷类别。7.2.2 附录 E 给出热熔接头相控阵超声检测特征图谱。57.3 缺陷测量7.3.1 位置、尺寸测量7.3.1.1 结合 S 型显示、C 型显示、D 型显示及 A 扫描显示，对缺陷的位置、尺寸进行测量。7.3.1.2 缺陷尺寸：若缺陷回波只有一个高点，采用-6 dB 法；若缺陷回波有多个高点，采用端点-6 dB法。7.3.2 未熔合、微粒污染7.3.2.1 未熔合、微粒污染为面积型缺陷，以其外接矩形的边长表示。如图 6，X 为周向边长，Y 为径向边长。7.3.2.2 当存在两个及两个以上缺陷时，应考虑缺陷的相互影响。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。注 1：e-管材壁厚；图 6 面积型缺陷的表征7.3.3 合面夹杂、孔洞熔合面夹杂、孔洞为体积型缺陷，周向和径向尺寸表征同7.3.2。8 缺陷评定8.1 缺陷质量等级划分根据接头中存在的缺陷类别、数量和大小，质量等级可划分为、级。8.2 熔合面夹杂、未熔合和微粒污染评级按表2的规定进行分级评定。表 2 熔合面夹杂、未熔合和微粒污染缺陷的质量分级8.3 孔洞评级6注 2：X-缺陷外接矩形的周向边长； 注 3：Y-缺陷外接矩形的轴向边长。级别与内外壁贯通的与内外壁未贯通的Y e/6Ye/6Y e/3大于级者注：e为管材壁厚。按表3的规定进行分级评定。表 3 孔洞缺陷的质量分级级别孔洞尺寸Y/e 15 %Y/e30 %大于级者注：e为热熔接头管材壁厚。8.4 综合评级熔接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熔接接头的质量级别。8.5 质量接受标准可为级或级，由合同双方商定或参照有关规范执行。9 检测报告检测报告至少应包括以下内容：b) 检测标准、验收等级；c) 接头名称、编号、材质、规格；d) 检测设备：仪器名称、型号、编号，探头、扫查装置、试块、耦合剂；e) 检测结果、评级；f) 缺陷显示图；g) 检测人员及其资格、审核人员及其资格、报告日期。7a) 委托单位和报告编号；A.1 对比试块 PE-AA.2 试块圆弧和适用范围见表 A.1。表A.1 试块圆弧和适用范围单位：mmA.2 对比试块加工应符合下列要求：a) 预埋金属丝平行于底面。b) 试块长度、高度、宽度、金属丝位置符合图 A.1，尺寸精度为IT12。c) 金属丝的直径：1 mm0.05 mm。8附 录 A（规范性） 对比试块 PE-AA.1 对比试块PE-A用于检测系统的声束延时校准、TCG/ACG修正。试块应由与被检工件同材质的或声学性能相同或近似的材料制成，材料内不得有大于或等于1 mm平底孔当量的缺陷。试块形状和尺寸见图A.1，试块的表面粗糙度应与被检工件相接近，人工反射体为预埋1 mm金属丝。试块型号试块圆弧R适用接头范围（公称直径）PE-A-13075110PE-A-260110200PE-A-3平面200图B.1 对比试块PE-BB.2 试块圆弧和适用范围见表B.1。表 B.1 试块圆弧和适用范围单位:mmB.3 对比试块加工应符合下列要求：a) 预埋金属丝平行于底面。b) 试块长度、高度、宽度、金属丝位置符合图 B.1，尺寸精度为IT12。c) 金属丝的直径：1 mm0.05 mm。9附 录 B（规范性） 对比试块 PE-BB.1 对比试块PE-B用于分辨力测试。试块应由与被检工件同材质的或声学性能相同或近似的材料制成， 材料内不得有1 mm平底孔当量的缺陷。试块的形状和尺寸见图B.1，试块的表面粗糙度应与被检工件相接近，人工反射体为预埋1 mm金属丝。试块型号试块半径R适用接头范围（公称直径）PE-B-13075110PE-B-260110200PE-B-3平面200附 录 C（规范性） 对比试块 PE-CC.1 对比试块PE-C用于声束角度范围测试。试块应由与被检工件同材质的或声学性能相同或近似的材料制成，材料内不得有大于或等于1 mm平底孔当量的缺陷。试块的形状和尺寸见图A.1，试块表面粗糙度应与被检工件相接近，人工反射体为预埋1 mm金属丝。C.2 试块圆弧和适用范围见表C.1。表C.1 试块圆弧和适用范围单位:mmC.3 对比试块加工应符合下列要求：a) 预埋金属丝平行于测试底面。b) 试块长度、高度、宽度、金属丝位置符合图样 C.1，尺寸精度为IT12。c) 金属丝的直径：1 mm0.05 mm。10图C.1 对比试块PE-C试块型号试块圆弧R适用接头范围（公称直径）PE-C-14075110PE-C-280110200PE-C-3平面200附 录 D（资料性）热熔接头含缺陷模拟试块制作D.1 熔合面夹杂D.1.1 取两段同规格的管材，将其固定在热熔焊接机架上。D.1.2 用铣刀铣削两个熔合端面直到获得连续完整的铣削带。D.1.3 在夹具和管材上做好标记，以确保取出管材后仍能将其放回原位。D.1.4 取出机架上一段管材，将铣削面朝上放置。D.1.5 在铣削面上选8个中间位置，用针尖做好标记（标记点清晰且无明显压痕）。D.1.6 用镊子将25m厚的铝箔片置于8个标记点上。D.1.7 用烙铁将铝箔片热固定在标记点处（为防止铝箔片变形，力度不应过大，见图D.1）。图 D.1 铝箔片的放置D.1.8 将管材装回夹具，且使夹具与管材标记重合，随后进行正常焊接操作。D.2 微粒污染D.2.1 取两段同规格的管材，将其固定在热熔焊接机架上。D.2.2 用铣刀铣削两个熔合端面直到获得连续完整的铣削带。D.2.3 在夹具和管材上做好标记，以确保取出管材后仍能将其放回原位。D.2.4 取出机架上一段管材，将铣削面朝上放置。D.2.5 用软毛刷刷取少量滑石粉（颗粒25m）均匀涂抹在铣削面上（见图D.2）。图 D.2 微粒污染（滑石粉）施加11注：为了使铝箔片在焊接过程中保留在接头中，固定时应尽量在管壁中心处。由于在焊接过程中熔体流动的影响， 实际径向位置可能发生变化。D.2.6 将管材放回夹具中，并确保标记点重合；D.2.7 按照正常焊接方法进行焊接12附 录 E（资料性）热熔接头相控阵检测特征图谱E.1 正常焊接图 E.1 正常热熔接头相控阵超声检测图谱正常焊接的热熔接头超声图像中，除接头熔合区下内卷边信号外，无明显的缺陷显示。E.2 未熔合图 E.2 含未熔合的热熔接头相控阵超声检测图谱未熔合属于面积型缺陷，在相控阵超声图像中，缺陷显示在熔合面位置，缺陷显示较弱。E.3 熔合面夹杂图 E.3 含夹杂的热熔接头相控阵超声检测图谱13熔合面夹杂属于体积型缺陷，在相控阵超声图像中，缺陷显示在熔合面位置，缺陷显示亮度与夹 杂物有关，夹杂为金属时，显示较亮，为非金属时，显示较暗。E.4 孔洞图 E.4 含孔洞的热熔接头相控阵超声检测图谱孔洞属体积型缺陷，在相控阵超声图像中，缺陷显示在熔合面位置，显示较为清淅。E.5 微粒污染图 E.5 含微粒污染的热熔接头相控阵超声检测图谱微粒污染由许多微小密集型夹杂引起，在相控阵超声图像中，缺陷显示在熔合面位置，显示较为模糊。14