本文關鍵詞：聚乙烯管焊接接頭冷焊超聲檢測特征線成因研究

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【摘要】：天然氣作為一種高效、清潔能源,在我國的一次能源消費中所占比重將穩(wěn)步上升。而天然氣的廣泛使用,必然會對運輸天然氣的管道提出更高要求,尤其是遍布在城鎮(zhèn)居民區(qū)附近的城鎮(zhèn)管網(wǎng)。聚乙烯管具有使用壽命長、抗應力開裂性良好、成本低和多種全新非開挖施工方式等優(yōu)點,已經(jīng)成為城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的首選。然而隨著聚乙烯管的大量使用,出現(xiàn)的問題也越來越多,其中管道連接處失效約占管道總失效的2/3。冷焊是焊接接頭中最危險的缺陷形式之一,基于特征線的超聲相控陣技術可以很好地對冷焊進行無損檢測。針對冷焊檢測技術的核心—特征線,目前已有研究探明了特征線的移動規(guī)律,但其成因尚未知曉。本文在國家自然科學基金“聚乙烯管道電熔焊接接頭超聲檢測特征線的形成機理研究”(項目編號：51305394)的支持下,結(jié)合理論分析、微觀結(jié)構觀測和宏觀性能測量等研究方法對特征線成因展開研究,完成的主要工作如下：(1)根據(jù)超聲波垂直入射到界面的反射理論,結(jié)合特征線的移動規(guī)律,確定特征線處為異質(zhì)薄層界面反射。從熱歷史角度出發(fā),推測特征線處形成異質(zhì)薄層的可能原因主要有界面形成微晶和沿界面取向。(2)采用差示掃描熱分析儀模擬焊接過程,得到與焊接接頭不同區(qū)域熱歷史相同的試樣,對模擬試樣進行了場發(fā)射掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀測試驗。掃描電鏡觀測結(jié)果表明特征線處晶粒大小并未發(fā)生明顯變化,結(jié)晶形態(tài)存在差異；而透射電鏡觀測結(jié)果表明特征線處存在晶粒取向。(3)測量了與特征線成因相關的宏觀性能：彈性模量。彈性模量采用深度敏感壓痕儀測量。測試結(jié)果表明彈性模量在熱熔焊接接頭特征線處沿徑向方向增大,同時彈性模量在特征線處沿環(huán)向方向不變。(4)沿界面取向?qū)е聫椥阅Ａ吭谔卣骶�處變化,引起特征線處聲阻抗與其他區(qū)域存在差異,形成異質(zhì)薄層界面,從而反射超聲信號。
【關鍵詞】：聚乙烯 冷焊 特征線成因 晶粒取向 超聲反射
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG441.7
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-15
• 縮寫和符號清單15-17
• 1 緒論17-29
• 1.1 聚乙烯管應用背景17-18
• 1.2 焊接接頭缺陷18-20
• 1.3 冷焊20-23
• 1.3.1 冷焊形成與危害20-21
• 1.3.2 冷焊無損檢測21-23
• 1.4 特征線形成過程和移動規(guī)律23-26
• 1.4.1 單次焊接24-25
• 1.4.2 多次焊接25-26
• 1.5 主要研究內(nèi)容和技術路線圖26-29
• 1.5.1 主要研究內(nèi)容26-27
• 1.5.2 技術路線圖27-29
• 2 特征線成因理論分析29-39
• 2.1 特征線超聲成像基本原理29-31
• 2.2 特征線成因探索31-36
• 2.2.1 前期研究31-32
• 2.2.2 界面形成微晶32-34
• 2.2.3 沿界面取向34-36
• 2.3 本章小結(jié)36-39
• 3 特征線成因試驗研究39-57
• 3.1 試驗方案設計39
• 3.2 特征線形成過程試驗模擬39-49
• 3.2.1 焊接熱歷史分析39-41
• 3.2.2 DSC模擬試驗41-48
• 3.2.3 DSC試驗結(jié)果48-49
• 3.3 特征線微觀結(jié)構觀測試驗49-56
• 3.3.1 SEM觀測試驗49-54
• 3.3.2 TEM觀測試驗54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 4 彈性模量57-67
• 4.1 測量原理57-58
• 4.2 試驗過程58-61
• 4.3 試驗結(jié)果和分析61-66
• 4.3.1 沿徑向試驗61-63
• 4.3.2 沿環(huán)向試驗63-65
• 4.3.3 彈性模量變化與特征線成因之間的關系65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 5 特征線處的聲場分析67-71
• 5.1 影響因素67-69
• 5.2 形成過程69-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻73-78
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果78

【參考文獻】

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本文編號：860034