Page 43 - 2023中国无损检测年度报告

2023 ࠛ௨ចय़ˮڥQGWખ౎˘ᛸˡԾࡰᤠቅ ࠛ௨ចय़ˮڥQGWખ౎˘ᛸˡԾࡰᤠቅ 2023
⚥㕂偽䰀唬崵䎃䏞䫣デ ⚥㕂偽䰀唬崵䎃䏞䫣デ

类型缺陷的图谱特征，主要研究内容如下。 陷的人工试件，采用优化后的耦合组件开展不同

（1）基于仿真模拟的聚乙烯材料相控阵超 试件缺陷的相控阵超声检测图谱分析工作，并结
声检测工艺优化 合 DR 和 TOFD 检测结果以进一步分析图谱特征，
其结果如图 4（b）所示。
建立了基于 CIVA 平台的 PE（聚乙烯）材料
相控阵超声检测模型，如图 3（a）所示，检测工
件的公称外径为 160 mm，管道壁厚为 15 mm

的聚乙烯管道。试件材料一般是各向同性的聚乙
烯材料，纵波声速设置为 2 300 m/s。对 3 种常
用的楔块材料进行了仿真研究，其分别是声速为
2 730 m/s 的有机玻璃，声速为 2 540 m/s 的环
氧树脂和声速为 2 337 m/s 的聚苯乙烯。图 3 （b）
为有机玻璃楔块耦合下的模拟声场及缺陷响应结
果。分别得到三种楔块的缺陷响应 A 波幅值，其
结果如图 3（c）所示。

(a) 楔块组件

(a) 检测模型 (b) 模拟声场及缺陷响应结果

(b) 检测结果

图 4 专用楔块组件设计与面状缺陷的相控阵
(c) 缺陷响应 A 波幅值 检测结果

图 3 基于 CIVA 的焊接接头用聚乙烯材料相控阵 该研究运用 CIVA 仿真软件进行了热熔接头
超声检测模拟 相控阵超声检测的声场分布和缺陷成像的仿真模
拟，考虑相控阵超声检测使用的探头中不同的参
（2）PE 管焊接接头检测试验与图谱分析
数因子和工作方式是影响相控阵超声检测结果的
由斯涅尔定律可知，为了在声束传播相对较 重要因素。预制了大量含不同缺陷聚乙烯管道热
慢的 PE 管中产生更大角度的声束，有必要使用一
熔对接接头，根据聚乙烯热熔对接接头缺陷的形
种声速更慢的楔形材料，目前常用的聚四氟乙烯 成机理、几何形态特征及其引起的失效形式，将
的声速较低，为 1 422 m/s，但是材料衰减严重，
缺陷系统的分为不连续缺陷即裂纹、孔洞、熔合
达到了 1.27 dB/mm，水的声速为 1 480 m/s，同 面夹杂及工艺和操作不当缺陷即冷焊、过焊、不
样可以获得较大的偏转角度。最终选择以水作为
对中、熔合面过短等 4 类。在管道热熔对接接头
耦合材料。考虑到水的流动性较强，设计了一个 缺陷分类研究的基础上，分析了大量不同类型缺
固体凝胶填充的拱形的楔块组件，组件进行了包
陷检测图谱特征。研究表明，通过大量典型缺陷
括四版优化设计，其结果如图 4（a）所示。针对 图谱中的缺陷幅值变化及轮廓走向的分析能够辅
PE 管道中两种主要的接头类型，电熔合 (EF) 和
助判断焊接接头存在的不连续缺陷类型。同时，
对接熔合 (BF)，根据江苏省内实际埋设的不同规 通过分析超声图谱中的特征线分布及能量变化，
格的燃气聚乙烯管管道为研究对象设计含典型缺
能够辅助表征管道焊接工艺或操作不当引起的典

33