分析燃氣用聚乙烯管材在生產過程中的檢測與調整

摘 要：文章首先闡述了聚乙烯管材的特殊性質與優勢，其次探討了射線檢測法在聚乙烯管材檢測過程的具體應用及應用要點，最后分條探究了燃氣用聚乙烯管材常見質量問題的檢測與調整措施。大量工藝檢測實踐表明，因為聚乙烯材料衰減系數和金屬材料相比小很多，合理應用射線檢測法，能明顯提升對體積型缺陷的檢出率，具有很大推廣價值。

關鍵詞：燃氣;聚乙烯管材;射線檢測法;質量缺陷;調整措施

最近幾年中，聚乙烯（PE）管材在中低壓燃氣管網建設領域得到廣泛性應用，該種棺材具有重量較輕、抗腐蝕性較強、施工過程簡潔、使用年限較長等優勢特征。管道運行安全性的問題已得到全社會的關注，加強用聚乙烯管材生產、加工過程的管理，是及時發現質量缺陷為難題，保證相關修補與調整措施的針對性的重要措施。本文主要對射線檢測法在聚乙烯管材生產檢測中的應用情況做出論述與探究。

1 聚乙烯簡介

聚乙烯（PE），是乙烯歷經聚合反應而制得的一種熱塑性樹脂，具有無臭、無毒、耐低溫（最低使用溫度可達-100～-70℃）、化學性質穩定等特征，故而在低壓燃氣管網工程建設中有廣泛性應用，保證聚乙烯管道運行的安全性。可靠性與穩定性，是保證居民生產生活有序性、維護社會發展和諧性的重要舉措之一。有大量實踐表明[1]，焊接接頭質量是影響燃氣管網運行安全性與否的主要因素之一。當下，聚乙烯管道的連接方式多樣化，熱熔對接焊接是應用頻率較高、造價成本較低的連接形式。但在熱熔對接焊接工序中，管道焊接區材料結構與性能可能出現不同程度的改動，造成焊接過程難以完全規避各種焊接質量缺陷問題。在這樣的生產情景下，加強對燃氣用聚乙烯管焊接質量的監測、分析與評價，具有很大現實意義。

2 射線檢測在燃氣用聚乙烯管材生產檢測中的應用

2.1 合理選擇曝光參數

2.1.1 階梯孔型試塊

檢測試驗期間所用階梯孔型試塊制作材料為PE100，共計加工15個階梯，第一、二、三層階梯厚度分別為5mm、5.1mm、5.2mm，按照以上層厚分布規律，可以發現相鄰階梯厚度差從0.1～1.5mm，最后一層階梯厚度是17mm;在前14個階梯分別鉆一個孔，孔徑取值范圍為0.1～1.5mm，和相鄰兩階梯厚度差統一，在管道質量檢測過程中擬定將各階梯厚度差設為線型像質計，共計有14條，寬度分布為0.1～1.5mm。檢測設備選用以色列vidiscoXRS-3脈沖式數字射線檢測系統。

2.1.2 設定焦距

通過查閱相關資料，發現聚乙烯材料對射線的吸收能力相對較薄弱，故而在檢測作業中選用相對較低的脈沖數進行曝光，筆者檢測時選用了4個脈沖數來進行曝光，試驗期間選用DR系統，滿量程灰度值是65530，參照相關標準[2]，DR圖像灰度應被控制在滿量程的20%～80%。當焦距為800mm時，5mm、5.1mm、5.3mm、5.3mm、6mm、6.5mm、7.1mm各階梯厚度的灰度對應的滿程量分別為44835、44838、44756、44235、43690、43067、42380，均處于滿量程的50%左右，體現出良好的適中性。在對階梯孔型試塊圖像進行全面分析以后，發現其在孔徑為0.mm的孔中表現出良好的清晰度，但針對相鄰階梯間的厚度差，能看清0.6mm的厚度差，這提示其在體積型質量缺陷的檢測上精確度更高（通常可達到0.1mm），但在線型缺陷檢測精確度上不占優勢。

2.2 分析電熔和熱熔的焊接質量缺陷

在工業領域中，聚乙烯管道焊接接頭通常有電熔焊接接頭和熱熔焊接接頭之分，前種焊接是利用對電熔管件中電阻絲加熱的方式，進而促進管材與管件兩者的融合進程，而后焊接過程是應用具備一定壓力的加熱板，把連接結構熔融為一體。不管管道接頭采用如上哪種焊接方法，在工藝技術水平、操作規范性等多種因素的作用下，總會形成多種焊接質量缺陷，常見的有孔洞、雜質混合、氧化皮、熔合不徹底、金屬絲方位偏差等。

2.3 焊接缺陷質量檢測試驗

①缺陷1：在焊接接頭內安放一粒沙，在生產實踐中模擬沙、灰塵等夾雜物掉入焊接過程;②缺陷2：于管材內部與邊界，制作一些氧化皮;③缺陷3：在接頭接縫處制作未完全熔合的質量缺陷（見圖1）。

在觀察圖1過程中，發現試驗檢測期間未能測出沙粒與草葉，但能通過肉眼清晰的觀察到氧化皮與未熔合。由此可推測出，盡管聚乙烯材料密度與沙粒、草葉密度存在差異性，但因差異不顯著，且沙粒、草葉體積過于微小，故而通常在圖像上無法清晰的呈現出來;氧化皮由于自身體積相對較大，因此在檢測圖像上通常會清晰體現出來;而未完全熔合的結構，因為焊接過程中影響因素過多，造成熔合表面局部位置產生縫隙或局部聚乙烯分子纏結不緊湊等，一般會通過檢測圖像對質量缺陷做出精確定位。

3 燃氣用聚乙烯管材的常見缺陷與調整措施

3.1 壁厚均度檢測與調整

在檢測過程中，若發現熒光屏幕呈現出環型圖形及各部位數字不統一時，提示管材壁厚度在斷面上缺乏勻稱性，若不均勻程度超出標準時，此時需及時調整口模方位，進而實現對管材成型后壁厚平均值的有效調整，保證其符合相關規范標準。在以上調整措施實施過程中，針對口徑相對較大、管壁較厚的管材，建議在生產準備調整過程中促使口模的上間隙略大于下部間隙。這主要是由于口模到定徑部分的重量直接影響融合體結構整體質量，會造成其外部形態發生不同程度的改變，融體流變也對改變量形成影響。管道在生產作業中還應加強對影響流變融體溫度因素的調控，盡量維持溫度的相對穩定性。故此，在產品現實生產中，應結合具體工況設定口模上下部所處方位。有生產實踐表明[3]，SDR17.6系列管材口模的上、下部間隙的差值為約為0.3～0.5mm，SDR1系列管材約為0.8～1.2mm。

3.2 管材外徑尺寸的調控

若檢測中發現管材的外徑大于標準公差時，則需及時調整真空定徑箱的真空度指標。在融體整合至定徑內被吸附在定徑套上，經水冷卻處理后后續工序中其形體通常不會發生改動。在管材壁厚度、外徑規格等指標存在差異時，真空度的調控程度也有區別。管道生產實踐的經驗有，SDR17.6、SDR11系列的管材真空度分別約為0.09MPa、0.06MPa左右。

3.3 管材團度的調控

聚乙烯管材生產的相關規范指出，管材的橢圓度≤5%，在具體生產實踐中，在確保管材圓度在保證真空箱真空度相對穩定的基礎上，需將冷卻水的溫度控制在18～25℃區間內。高水溫是影響融體固化速率的直接因素，結構發生橢圓形變的概率相對較大。若冷卻水溫在較長的時間內維持較高水平，此時需采用降低牽引速度或增加定徑長度等措施，以保證融體在定徑過程中的固化質量。

4 結束語

燃氣用聚乙烯產品生產作業的持續進行，能為燃氣輸配系統的高效運行提供更優質的產品。此時更應加強對聚乙烯管道焊接質量缺陷的檢測，以實現對管材質量的整體控制，進而促進燃氣輸配系統更安全、快捷、健康發展進程。

參考文獻：

[1]丁金森，李智，唐元亮，等.燃氣用埋地聚乙烯管材快速裂紋擴展影響研究[J].特種設備安全技術，2018（04）：13-15.

[2]涂欣，李茂東，張勝軍，等.燃氣用聚乙烯管道原料研究與發展現狀[J].廣東化工，2018，45（09）：147+166.

[3]邵翔，張勝軍，吳文棟.射線檢測在燃氣用埋地聚乙烯管道焊接接頭中的應用[J].無損檢測，2018，40（02）：35-37.

作者簡介：

邢進斌（1984- ），男，山西省太原市人，2008年畢業于河南科技大學，交通運輸專業，學士學位，從事工作及研究方向：聚乙烯管材制造檢驗。