背景
由於其出色的耐腐蝕和耐磨損性，高密度聚乙烯（HDPE）管道已被用於石化、電力和礦業等行業，取代了鋼材。最近，HDPE還被用於與核安全相關的冷卻水應用。應用核質量保證要求需要合理保證生產熔接接頭的完整性。超音波飛行繞射時間法-衍射（TOFD）檢查是一種易於使用的檢測工具，可用於提供熔接接頭完整性的附加保證。
問題
HDPE接頭過程通常存在以下缺陷：缺乏熔合、冷熔合（部分結合）、夾雜物（嵌入）和空隙。目前行業尚無關於可拒絕缺陷的性質和大小的共識；然而，通常要求進行非破壞檢測以檢測這些情況。
HDPE材料具有一些特定特性，使其檢查困難。其聲阻抗和聲速與超音波常用的材料相似，這使得在界面處難以達到適當的音波折射。此外，雷克索莱特楔子和材料之間的耦合可能難以實現。此外，與金屬相比，HDPE材料的衰減很大，這通常會禁止使用較高的超音波頻率。它還表現出自然的高頻過濾效應。為了克服這些障礙，建議使用安裝在TOFD水楔上的低頻探頭。
DPE熔接接頭的橫截面
設備
以下設備用於檢查：
- OmniScan 系列皆具備TOFD能力
- C542-SM或C546-SM Centrascan系列探頭（6.25mm或0.246in直徑；2.25MHz和3.5MHz頻率）
- TOFD（ST1）60L水楔
- 1 CHAIN掃描器半自動掃描器
- 1 CFU-03或同等的供水系統
典型程序
- 對於HDPE的檢驗，使用傳統TOFD程序，具有以下規格：
- 調整探頭中心間距（PCS），以在厚度的66％處提供光束聚焦
- 在厚壁管道上建議使用額外配置，以改善靠近OD或ID表面的檢測
- 探頭組件安裝在Chain掃描器上
- 在OmniScan上調整電子增益，將橫波（LW）信號設置為60％
- Chain掃描器安裝在管道上，並在一次旋轉中進行檢查。
HDPE對接熔接接頭的飛行時間衍射圖案
結果
以下是一個屏幕截圖，顯示了在厚度為25毫米（1英寸）的HDPE樣本上的A掃描和周向B掃描圖像，其中ID校準切口的深度範圍從11.6毫米（0.456英寸）到2.9毫米（0.114英寸）。三個插入的切口清晰可見，信噪比良好。
以下屏幕截圖清楚地顯示了在直徑為150毫米（5.9英寸）的管道上的16毫米（0.629英寸）厚HDPE對接熔接接頭中存在空隙和/或污染物。
這個圖像表明，在直徑為450毫米（17.716英寸）的管道上的54毫米（2.125英寸）厚HDPE對接熔接接頭的幾乎整個直徑範圍內，內壁的黏接情況不佳。
結論
TOFD與OmniScan和其他適當工具結合使用，已經被證明是對HDPE對接熔接接頭進行檢測的有效方法。核工業在檢測缺陷方面不斷發展，進一步的研究和試驗仍在進行中，未來將可使用陣列式超音波設備。
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