聚乙烯管道有密封性好、耐腐蝕性優異、高韌性、重量輕、和使用壽命長等特點，被廣泛應用于燃氣輸配系統。在鋪設管道時，常常需要將大量各種規格的管道通過焊接的方法連接在一起。然而在管道焊接的過程中，往往會在焊接部位產生缺陷，極大的影響了管道的安全使用。
聚乙烯管道的焊接方式通常有兩種：熱熔對接焊接和電熔承插焊接。電熔焊縫由于電熔套筒的包裹，不能直觀的觀察到里面的狀況，難以判斷焊縫的焊接質量。因此，電熔焊縫需要一種簡便的、無損的、高效的檢測手段來識別焊接質量的好壞，排除隱患，保障燃氣管網的安全。
聚乙烯管道電熔焊接技術概述
聚乙烯管道電熔焊接原理
圖1 聚乙烯管道電熔焊接原理
聚乙烯管道電熔焊接基本原理是利用電熔焊機給鑲嵌在電熔管件內壁的電阻絲通電加熱，其加熱產生的能量使管材和管件的連接面熔融。在管件兩端的間隙封閉后，界面熔融區的熔融物在高溫和壓力作用下，其分子鏈相互擴散緾結，自然冷卻后管材與管件牢固、緊密的結合在一起，得到具有一定強度，形成安全可靠的焊接接頭，如圖2所示。
圖2 電熔焊示意圖
聚乙烯管道電熔接頭缺陷類型及成因
電熔接頭的缺陷性質包括：
①接頭中的孔洞；
②熔接面夾雜，如夾物、油污、氧化皮未刮等；
③冷焊；
④過焊；
⑤電阻絲錯位；
⑥管材承插不到位。
電熔接頭的缺陷性質成因：
1、孔洞的成因有很多種，有焊接前管材、管件中制造時產生的孔洞；也有焊接過程中由于材料潮濕或者焊接面夾雜油污形成蒸汽產生的氣孔；還有焊接完成后產生的冷卻縮孔。
2、熔合面夾雜缺陷主要是由于現場施工不規范造成，例如焊接面未清理干凈、電熔套筒沾染污物等。
3、冷焊缺陷通常是由于焊接能量不足造成的，例如施工現場斷電、焊接時間不足、管材與管件配合間隙過大等。
4、過焊則相反，是由于焊接能量過大造成的缺陷，一般由加熱時間過長，電壓過大等原因造成。
5、電阻絲錯位通常伴隨著過焊缺陷一起出現，一般是由于材料流動性太大造成。管材承插不到位則是屬于人為缺陷，主要是因為焊工操作不當造成的。
電熔接頭相控陣超聲檢測
相控陣超聲檢測原理
相控陣超聲檢測技術的基本特點是相控，包括發射相控和接收相控。
發射相控是利用電子技術調整陣元的發射相位和超聲波強度，以實現焦點位置和聚焦方向的動態調整；接收相控是發射相控的逆過程，是利用電子技術和信號處理技術對陣元接收到的檢測信號進行相控逆處理，以獲得缺陷信號的位置與特征信息，相控陣超聲檢測過程，如圖3所示。
圖3 相控陣超聲檢測原理
圖4 多浦樂PE管檢測掃查器? DSC-11
圖5 多浦樂便攜式全聚焦相控陣超聲檢測儀 Novascan 64/128
Novascan 64/128兼具TFM全聚焦、PWI（平面波）全聚焦、常規相控陣檢測、獨立TOFD/UT檢測（雙通道）。多組全聚焦可以和PAUT、UT、TOFD多組同時檢測，同屏顯示。儀器特有的高端智能分析技術，針對腐蝕檢測、焊縫檢測、復材粘接檢測等應用場景，可以實現缺陷智能識別和高精度測量分析等功能，大大拓展了儀器的特殊應用領域。
電熔接頭相控陣超聲檢測效果
圖6 正常電熔接頭相控陣圖譜
正常聚乙烯管電熔焊縫中電阻絲排列整齊，如圖6所示，無明顯錯位現象，電熔套筒內壁與管材外壁融為一體，無明顯分界信號，熔合面沒有間隙和孔洞，管材內壁信號（即底面回波信號）完整，無明顯減弱或缺失。
1、熔合面夾雜
是指在管件內壁和管材外壁之間存在不熔于聚乙烯材料的其他物質，會造成管材、管件未融合的缺陷。它的信號特征表現為在電阻絲下方會出現額外的超聲信號，同時底面回波信號會出現一定程度的減弱，甚至缺失，如圖7所示。
圖7 含融合面夾雜缺陷電熔接頭相控陣圖譜
2、冷焊
是由于焊接輸入能量不足使得電熔接頭中管材和管件界面上的分子未能擴散纏結或充分擴散纏結而導致強度不足的缺陷。信號特征表現為特征線（管材或管件熔融區和未融區的分界線）與電阻絲之間的距離小于正常值。如圖8所示。
圖8 含冷焊缺陷電熔接頭相控陣圖譜
3、過焊
由于焊接輸入熱量過多導致接頭材料降解，使得熔接的粘接性能下降的缺陷。過焊時，經常伴隨著孔洞和電阻絲錯位等缺陷。信號特征表現為特征線與電阻絲之間的距離大于正常值，如圖9所示。
圖9 含過焊缺陷電熔接頭相控陣圖譜
結? 論
通過對聚乙烯管道電熔焊接工藝的原理分析，以及各種缺陷類型的信號解析，可以說相控陣超聲檢測技術是一種可靠的無損檢測手段，能夠有效的識別聚乙烯管道電熔接頭的各種缺陷，排除管道隱患，保障管道安全運行。
