핫 플레이트 용접

열선내장 공구 용접이라고도 하는 열판 용접은 열가소성 수지를 접합하기 위한 열 용접 기법이다. 열선내장 공구는 두 표면을 녹이기 위해 결합할 두 표면의 반대나 근처에 배치된다. 그런 다음 열원을 제거하고 표면이 압력으로 합쳐진다. 열판용접은 진동이나 초음파용접에 비해 주기가 10초에서 분 단위로 비교적 길다. 그러나 거의 모든 열가소성 플라스틱에서 강한 관절을 생산하는 단순함과 능력으로 인해 대량 생산과 대형 구조물, 즉 지름이 큰 플라스틱 파이프에 널리 사용되고 있다. 다양한 불연속성 또는 균열을 식별하기 위해 다양한 검사 기법을 시행한다.

역사

핫 플레이트 용접은 1930년대 초에 PVC에 가입하기 위해 처음 사용되었다.^[1] 접착성 접착이 어려운 폴리오레핀이 유행하면서 인기를 얻었다. 1960년대까지, 그것은 가장 널리 사용되는 플라스틱 용접법에 속했다.^[2] 핫 플레이트 용접은 사출 성형뿐만 아니라 파이프라인과 가전제품에도 사용되었다. 독일의 Deutscher Verband Fuer Schweissen(DVS), 미국의 미국용접협회(AWS), 유럽의 CEN(Comité Européen de Normalization) 등 용접을 위한 수많은 국내외 협회가 열판용접에 대한 규격과 지침을 가지고 있다.

과정

일반 열판 용접

핫플레이트 용접 프로세스는 매칭, 가열, 전환, 용접/단조의 4단계로 나눌 수 있다.

일치 단계는 용접 표면의 지오메트리를 이론 용접면과 일치시키는 역할을 한다. 용접 표면은 열판과의 물리적 접촉에 의해 전도를 통해 가열된다. 핫플레이트 온도 범위는 재료의 용해 온도보다 30~100°C(86~212°F) 높으며, 핫플레이트에 대하여 0.2~0.5MPa의 일정한 압력이 가해진다.^[1] 이로 인해 용접 표면이 원하는 용접 지오메트리를 갖는 열판에 적합하게 된다. 이는 또한 열 접촉 저항을 증가시킬 수 있는 표면 불규칙성을 제거한다. 부품이 열판에 완전히 접촉한 후 가열 단계가 시작되고 압력이 최소한으로 감소한다.

가열 단계에서 용접 부위는 재료의 상당한 변위 없이 용해될 때까지 전도성 있게 가열된다. 압력은 부품과 핫 플레이트가 접촉하도록 최소한으로 유지되거나 사전 설정된 변위와 0으로 유지된다. 용해 표면은 핫플레이트 온도보다 약 20°C(68°F) 낮은 위치에 도달한다.^[1] 용해된 물질의 점도는 열판의 온도와 가열 시간을 통해 조절할 수 있다. 열판의 표면은 용융된 플라스틱이 고착되지 않도록 PTFE로 코팅되는 경우가 많아 열판의 온도가 270°C(518°F)로 제한된다.^[3] 이 단계 중 부품의 온도는 일정한 온도 경계 조건을 가정하고 1차원 열 방정식을 사용하여 모델링할 수 있다.^[4]

${\displaystyle \ta(x,t)=\ta _{i}+(\teta_{s}-\theta_{i}\cdot \cdotname {erfc} \refcdfc}{2}{\sqrt{\\cappa t}}}}\rig)}}$

여기서 θ은 온도, x는 위치, t는 시간, θ은_i 초기 온도, θ은_s 일정한 표면 온도, κ은 열 확산성, erfc는 보완 오차함수다. 이 모델은 플라스틱 부품에 비해 열 접촉 저항성이 낮고 핫 공구의 열 질량이 크기 때문에 대부분의 경우에 유효하다.^[4] 열 흐름에 대한 보다 정확한 예측을 위해서는 플라스틱의 열적 특성의 열적 접촉 저항과 온도 의존성도 고려할 필요가 있다.

충분한 가열 시간이 지나면 전환 단계가 시작된다. 이 단계에서 부품은 핫 플레이트에서 수축되고, 플레이트는 빠르게 이동하며, 부품들은 함께 모이게 된다. 이 시간 동안 녹은 부위가 식기 때문에 전환은 가능한 한 짧아야 한다.

용융된 두 표면을 함께 누르면 용접/용접 단계가 시작된다. 이것은 파충류 이론에 따른 플라스틱 분자의 분자간 분자간 분포를 만들어낸다. 용접 강도는 확산된 플라스틱 분자의 얽힘에 의해 제공된다. 필요한 용접 압력은 부품의 용융 점도와 벽 두께에 따라 달라지며, 일반적으로 0.025~0.05 MPa 사이입니다. 이 압력은 용해된 물질이 냉각되고 분해되는 동안 유지된다. 이 과정에서 용접부의 일부 가소성 물질이 압착되어 섬광을 형성한다. 기계적 스톱은 냉간 용접을 방지하기 위해 압착된 재료의 양을 제한하는 데 사용될 수 있다.

변형

일반 열판 용접의 일반적인 변형에는 고온 및 비접촉 버전이 포함된다. 이러한 두 가지 변형 모두 용접 주기 사이에 재료가 핫 플레이트에 고착되는 문제를 해결하는데 도움이 된다. 고착된 재료는 품질이 저하되고 후속 용접으로 전달되어 품질이 저하되고 미적으로 매력적이지 않은 용접을 할 수 있다.^[1]

고온 핫플레이트 용접으로 코팅되지 않은 핫플레이트를 고온에서 PTFE 코팅이 저하됨에 따라 300~400°C(572~752°F)까지 가열한다.^[1] 고온은 용융의 점도를 낮춰 부품 제거 시 핫플레이트에서 벗겨낼 수 있다.^[1] 이는 핫 플레이트에서 부품을 빠르게 이동시켜 전환 단계에서 동반될 수 있으며, 이는 플라스틱의 점탄성 성질에 의해 녹은 플라스틱의 끈을 방지한다.^[4] 열판의 표면에 남아 있는 물질은 대개 산화되거나 기계적으로 제거된다. 일부 열가소성 플라스틱으로는 잔여 물질을 쉽게 제거할 수 없고 시간이 지남에 따라 축적된다. 고온 플레이트는 사이클 간에 탈거하고 청소해야 할 수 있다. 온도가 높을수록 기존 핫플레이트 용접에서 매칭 및 가열 단계가 단축된다. 단, 대부분의 분해된 재료는 용해된 재료의 흐름에 의해 강제 배출되지만, 플라스틱의 열 저하로 인한 용접 강도의 감소는 여전히 발생할 수 있다. 고온 핫플레이트 용접은 다음과 같은 경우에 좋은 성능을 발휘하는 것으로 알려져 있다.^[1]

• PP 및 PP 복합재
• ABS 및 PMMA

비접촉식 핫플레이트 용접으로 용융면은 대류 및 방사선 가열을 통해 핫플레이트와 물리적으로 접촉하지 않고 용융된다. 핫플레이트 온도는 400~550°C(752~1022°F)이며 용접면은 핫플레이트에서 약 1~3mm(0.039~0.118인치) 떨어진 곳에 위치한다.^[4] 자재를 플라스틱으로 만드는 동안 열 저하를 방지하기 위해 열 투입을 제어해야 한다. 이 변종에는 일치하는 단계가 없으므로 용접 전에 부품 장착이 양호해야 하며 부품 편차가 0.2밀리미터(0.0079인치)를 초과하지 않아야 한다. 실제로 비접촉 열판 용접은 치수가 100mm(3.9x3.9인치)를 초과하지 않는 소형 부품에만 사용된다.^[1] 추가적인 고려사항은 열판이 수직으로 향할 때 스택 효과로 용접 표면이 불균일하게 가열될 수 있다.^[1]

또 다른 변형으로는 얇은 시트와 랩 솔기를 연결하기 위한 핫 웨지 또는 핫 슈 용접이 있다. 가열된 쐐기는 두 시트 사이를 이동하여 용접 표면을 녹이는 반면 쐐기 롤러는 가벼운 압력을 가하여 밀접하게 접촉하게 하고 구동 롤러는 시트가 수렴되는 쐐기 끝에 압력을 가해 연속적인 심을 형성한다.^[5] 뜨거운 쐐기 용접은 단일 또는 이중 솔기 접합부를 생성할 수 있다. 이중 심 이음부의 경우 중간에 가열되지 않은 분할 쐐기를 사용한다. 이는 접합부 무결성을 비파괴적으로 시험하도록 가압할 수 있는 솔기 사이에 용접되지 않은 에어 포켓을 남긴다. 뜨거운 쐐기 용접을 할 경우 쐐기 유닛이 롤러에 의해 자체 추진되기 때문에 이동 속도는 추가 파라미터가 된다. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 용접할 때의 일반적인 온도 범위는 220~400°C(428~752°F)이며, 이동 속도는 일반적으로 초당 0.7~4m(2.3~13.1ft/s)이다.^[5]

매개변수

핫플레이트 용접에 사용되는 매개변수는 열판 온도, 매칭 중 압력(또는 변위), 가열 중 압력, 용접 단계 중 압력 및 변위 시간, 매칭, 가열, 전환 및 냉각 시간이다. 이러한 매개변수는 용접 품질에 상호의존적인 영향을 미치므로 개별적으로 설정할 수 없다.

핫플레이트 온도는 플레이트 표면에서 취한다. 용해 온도, 용해 점도, 열화상 한계 등 재료의 특성과 함께 열판 용접 변형을 기반으로 설정된다. 기존의 핫플레이트 용접은 용해 온도보다 30~100°C(86~212°F) 높은 온도를 사용한다. 고온 변종에서는 용해 지점보다 약 100~200°C(212~392°F) 높은 온도를 사용한다. 비접촉 변종은 용해점 위 300~400°C(572~752°F)의 온도를 사용한다.^[1] 비접촉 용접의 경우 복사 난방은 온도는 물론 핫플레이트 재료의 복사성에 따라 달라진다.

매칭 단계 중 압력은 용접 표면의 전면을 제거하여 부품의 변형 없이 핫 플레이트와 완전히 접촉되도록 한다. 가열 단계 동안, 압력이 클수록 재료가 짜여지기 때문에 부품들이 핫 플레이트와 접촉하도록 최소 압력이 유지된다. 용접 압력은 녹은 용접 표면을 밀접하게 접촉시켜 끼인 공기를 짜낸다. 압력이 너무 높으면 접합부에서 대부분의 고온 재료를 짜낼 수 있으므로 냉각된 재료가 냉간 용접을 할 수 있다. 압력이 너무 낮으면 분자간 확산이 제한되고 용접이 약해진다. 용접 단계에서 기계적 정지를 사용하여 용접 압력을 변화시켜 재료의 압착량을 제한할 수 있다.^[1]

매칭 및 가열 시간은 이러한 단계 중 입력되는 열량을 제어한다. 표면의 불규칙성이 녹아서 제거되도록 매칭 시간을 설정한다. 가열 시간은 용해층 두께를 결정한다. 용융이 너무 두꺼우면 접합 인터페이스에서 플래시가 초과되고 분자 방향이 불리해진다. 너무 얇은 용융은 부서지기 쉬운 용접을 만든다. 전환 시간은 용접을 시작할 때 용해된 재료의 온도를 결정하므로 표면 냉각을 최소화하기 위해 가능한 한 짧아야 한다. 일반적인 전환 시간은 큰 부품이라도 2~3초 정도.^[1] 냉각 시간은 접합된 부품이 응결될 때까지의 시간(용융된 물질이 용해 온도 이하로 냉각되었을 때)을 말하며 기계에서 제거할 수 있다. 용접된 부분은 상온까지 더 냉각될 때까지 응력을 가하지 않아야 한다.

장비

핫 플레이트 용접 장비는 클램핑 고정장치와 하나 이상의 핫 플레이트 두 개의 주요 구성 요소로 구성된다. 고정장치의 주요 기능은 용접 프로세스 중에 용접 압력에 따른 변형을 방지하기 위한 지원을 제공하는 것이다.^[1] 기존 기계는 용접되는 부품에 완벽하게 부합하는 고정장치를 갖추고 있으며, 서로 다른 고정장치 구성을 수용하여 생산에 유연성이 있다. 사용자 정의 기계는 특정 구성 요소를 용접하도록 구성할 수 있으며 표준 기계만큼의 유연성을 제공하지 않는다.^[1]

열판은 일반적으로 특정 작업 온도에 맞게 설계된다. 기존 핫플레이트 용접용 열판은 최소 270°C(518°F)의 작동 온도를 가지며 알루미늄 합금으로 제작된다.^[1] 또한 고온 플레이트는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 코팅하여 고온 플레이트에 폴리머가 고착되지 않도록 할 수 있다. PTFE 코팅은 시간이 지남에 따라 성능이 저하되고 연속 작동 중에는 교체 가능한 고정장치 세트를 사용할 수 있어야 하므로 주의해야 한다. 고온 열판 용접용 열판은 최대 작동온도가 430°C(806°F)로 알루미늄 청동합금으로 제작됐다. 이러한 합금의 열전도율이 낮기 때문에 열판 표면을 따라 균일한 난방이 이루어지도록 주의를 기울여야 한다. PTFE는 최대 작동 온도가 270 °C(518 °F)이므로 이 유형의 작동에는 비스틱 코팅이 사용될 수 없다. 마지막으로 비접촉식 열판 용접용 열판은 최대 550 °C(1022 °F)의 온도에 사용되며, 알루미늄 청동강 또는 스테인리스강으로 제작된다.^[1]

핫플레이트 용접 기계는 일반적으로 공압, 유압 또는 전자기계 제어장치에 의해 작동된다. 기계는 수평 또는 수직 위치에서 페이징 표면과의 용접을 수행하도록 구성할 수 있다. 파이프와 같은 긴 구성 요소는 수평 위치에서 용접하는 것이 일반적인 반면 스타터 배터리와 같은 내부 피팅이 있는 몰딩은 수직 위치에서 용접된다.^[1] 또한 비례적 통합파괴(PID) 컨트롤러는 각 프로세스에서 원하는 온도를 유지하는 데 도움이 된다.^[5]

조인트 유형

다양한 조인트 구성이 있지만, 두 접합 재료가 동일한 평면을 따라 정렬되는 버트 조인트는 열가소성 플라스틱을 위한 가장 일반적인 조인트 설계 중 하나이다. 아래 열거된 사항을 포함하는 다양한 용도에 대해 구현되는 이 조인트의 다양한 개조가 있다.^[1]

• 확대 접합 표면 - 용접에 필러 재료를 사용하면 전체 강도가 낮아지며, 이는 접합면을 확대하여 보상할 수 있다.

• 버트 조인트 플래시 트랩(내부) - 비드가 리브 또는 플래시 트랩으로 덮여 있음

• 버트 조인트 플래시 트랩(외부) - 이 유형의 조인트는 외부 표면에 플래시를 숨기고 일반적으로 주변 소음 감소에 사용된다.
• 버트 조인트 플래시 트랩(더블) - 용접 양쪽의 플래시를 숨겨 표면이 시각적으로 더 매력적으로 보이게 함

재료용접성

용융 온도 범위가 분해 온도보다 낮은 모든 열가소성 플라스틱 및 열가소성 탄소 엘라스토머를 접합하는 데 핫 플레이트 용접을 사용할 수 있다. 플라스틱 자체만 결합할 수 있기 때문에 재료 특성을 개선하거나 비용을 절감하는 데 사용되는 첨가제는 용접성을 떨어뜨릴 수 있다. 첨가제는 또한 응력 집중제 역할을 함으로써 용접 강도를 낮출 수 있다. 첨가제의 예로는 안정제, 윤활제, 가공 보조제, 착색제, 보강재(탈쿰, 유리 섬유, 탄소 섬유 등)^[1] 등이 있다.

플라스틱의 수분 함량은 또한 용접성에 영향을 미친다. 이것은 주변 공기의 물을 흡수하는 열가소성 플라스틱, 주로 비정형 열가소성 플라스틱에 영향을 미친다. 수분 함량이 높으면 가열 및 접합 시 거품이 형성돼 용접 강도가 떨어질 수 있다. 따라서 부품은 사출 성형 직후 용접하거나 건조한 환경에 보관하거나 조정된 매개변수로 용접해야 한다.^[6]

다른 열가소성 수지의 일부 조합에 결합하기 위해 핫 플레이트 용접을 사용할 수 있다. 전형적으로 반크리스탈린 플라스틱은 반크리스탈린 플라스틱과만 호환되며, 비정형 플라스틱은 아모르퍼스플라스틱과만 호환된다. 플라스틱의 용융점이 같고 점도가 녹으면 기존 또는 고온의 열판 용접을 사용할 수 있다. 용융점이 다르거나 점성이 다른 경우 이중 핫 플레이트를 사용해야 하며 각 핫 플레이트는 다른 온도로 설정해야 한다. 일반적인 열가소성 수지 조합은 다음과 같다.^[1]

• ABS – PMMA
• ABS – PC
• ABS – SAN
• PMMA – PC + ABS
• PC – PC + ABS

적용들

핫 플레이트 용접은 몇 센티미터에서 1.6 미터까지의 부품을 접합하는 데 사용된다.^[5] 라이닝 막에서 연속 용접을 하는 데도 사용된다. 그것의 용도는 생산 용도와 파이프 용접의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있다. 이러한 설계는 장비와 공동 설계가 다르다.

프로덕션 애플리케이션

핫플레이트 용접을 이용한 하나의 주요 산업은 자동차 분야다. ABS로 만들어진 테일라이트 하우징은 변형된 버트 조인트를 사용하여 PMMA 또는 PC로 만들어진 렌즈와 결합된다. ABS와 PMMA는 용융온도가 비슷해 단일 핫플레이트를 이용해 용접이 가능한 반면, ABS와 PC는 PC의 용융온도가 높아 이중 핫플레이트가 필요하다. 진공흡입판은 흠집을 막기 위해 부품을 움직이는 데 사용된다. 재래식 변종과 고온 변종이 모두 사용된다. 일반적인 사이클 시간은 핫플레이트 온도가 370 °C인 60초다.^[1]

블로우 몰딩 HDPE로 만들어진 연료 탱크는 클립, 주입구 넥, 환기구 라인 및 브래킷을 포함하여 최대 34개의 부품이 용접되어야 한다.^[1][5] 부품은 그루브 버트 조인트를 사용하여 개별적으로 용접한다. 각 부품은 서로 다른 매칭 시간이 필요하며, 주기 시간은 부품당 1분 미만이다.^[1]

자동차 배터리의 케이스와 뚜껑은 용융 점도가 낮은 얇은 PP 복합체로 제작됐다. 플래시 커버가 있는 버트 조인트에는 고온 핫 플레이트 용접이 사용된다. 일반적인 기계는 두 개의 배터리를 30초 이내에 용접할 수 있다.^[1]

열판으로 용접된 다른 자동차 부품은 카뷰레터 부유물, 냉각제 및 워셔액 저장고, 환기 덕트 등이다. 비자동차 품목으로는 식기세척기 스프레이 암, 세탁세제 상자, 증기철 저장고, HDPE 배럴, PP 운반 팔레트, 의료용 바늘 처리 상자, PVC 창틀 등이 있다.^[5]

파이프용접

많은 산업에서 융접이라고 불리는 핫플레이트 용접은 플라스틱 파이프에 접합하는 데 흔히 사용된다. 이 파이프들은 강철 파이프와는 달리 지진 중에 파열될 가능성이 적다.^[1] 파이프 용접은 버트, 소켓 및 안장/측벽과 같은 특수 조인트 구성을 사용하며 각각 자체 용접 절차가 있다.

버트 융접은 기존 핫플레이트 용접과 프로세스 단계가 유사하다. 용접하기 전에 파이프 끝을 마주보고 종단을 둥글게 하고 서로 정렬한다.^[1] 일치하는 단계를 건너뛸 수 있는 경우도 있지만 나머지 단계는 정상적으로 진행된다. 이종 플라스틱을 용접할 때 이중 열판 대신 용융 유량 지수가 낮은 파이프를 다른 파이프보다 일찍 가열할 수 있어 가열 단계 끝에서 양쪽 파이프 단부가 동일한 용융 점도를 가질 수 있다.^[1] 냉각 후 플래시 비드를 제거하여 내부와 외부에 매끄러운 표면을 남기기도 한다. 용접부의 문제는 이 비드를 검사하여 결정할 수 있다.^[5]

소켓 융접은 핫 플레이트에 부착된 수족 가열 공구를 사용하여 파이프 외관과 소켓 내부를 동시에 가열한다. 이것은 일반적으로 40~125mm의 파이프에 사용된다.^[5] 이 조인트를 사용하여 용접 압력은 파이프와 소켓의 간섭 적합에 의해 공급되므로 가열 공구는 물론 이러한 부품도 공차 범위 내에 있어야 한다.^[1]

안장/사이드월 융접은 안장 피팅을 파이프의 측면부에 연결하여 가지를 만드는 데 사용된다. 파이프 외관과 안장 피팅의 일치면은 오목 및 볼록 가열 공구를 사용하여 가열한다.^[5] 안장 융접기는 배관의 중심선을 통해 용접력을 가한다. 관의 용융층이 이음매로부터 이탈되지 않기 때문에 용접 전에 관의 외부를 모든 오염물질로 청소해야 한다.^[1]

비파괴시험(NDT)

비파괴시험과 파괴시험 등 두 가지 시험방법이 있다. 용접의 품질은 파괴적인 수단을 통해서만 판단할 수 있지만 NDT는 용접 부위의 결함을 판단할 수 있다. 다음 섹션에서는 열가소성 플라스틱의 용접에 사용되는 비파괴 방법의 일부를 강조한다.

육안검사

육안 검사 시험은 용접 표면의 결함을 감지하는 데만 사용할 수 있지만 NDT의 가장 비용이 적게 드는 방법이다.^[1] 이 검사 방법은 용접 중과 후 모두에서 수행할 수 있다. 용접 중에 작업자는 변색, 정렬 불량, 노치 및 기타 표면 불연속 여부를 검사한다. 용접 후 검사를 통해 작업자는 용접부에 해로울 수 있는 미세구조적 특징을 검사할 수 있다.

X선 검사

X선 검사는 비용이 많이 드는 검사 방법이기 때문에 일반적으로 위험 물질을 운반하는 압력 용기와 파이프라인에 국한된다.^[1] 이 방법은 불완전성과 플라스틱의 밀도가 상당한 차이를 가지고 있고 공극, 포함 및 기타 결함을 검출하는 데 사용될 때 가장 효과적이다. 이 방법의 단점은 미세구조적 결함을 이 시험 방법으로 판단할 수 없다는 것이다.

누출밀도 시험

이 시험 방법은 용접 배관 및 기타 밀폐 용기에 가장 많이 사용된다.^[1] 이 시험에는 표본 가압에 사용되는 매체(물, 공기, 가스)의 종류에 따라 다른 변형이 있다. 이 시험은 진공 상태에서 실시하는 것이 일반적이다.

고전압 시험

"스파크 테스트"로 알려진 고전압 테스트는 누출 조임 테스트의 대안이다. 이 시험은 용접 부위를 와이어, 섬유 또는 코일과 같은 전기 전도성 물질로 코팅하여 수행된다.^[1] 전압이 인가되면 호가 형성되어 누출의 존재를 알 수 있다. PVC와 같은 극지방 열가소성 플라스틱은 열을 발생시켜 용접의 잠재적 저하를 유발하기 때문에 이 테스트는 적합하지 않다.

초음파시험

초음파 검사는 용접 부위를 통과하는 고주파파를 사용한다. 이러한 파동은 불완전 부분과 플라스틱 부분 사이의 다른 밀도를 바탕으로 결함을 감지할 수 있다.^[1] 초음파 시험에는 두 가지 주요한 방법이 있는데, 그것은 송신기와 수신기를 함께 사용하거나 초음파 변환기를 사용하는 것이다. X선 테스트와 유사한 이러한 기존 방법은 용접부의 미세 구조 변화를 감지할 수 없다. 열판과 전기융접이음 점검용 단계배열초음파(PAUT) 등 첨단 초음파 검사가 현재 개발 중이다.^[7]

폴리에틸렌(PE) 파이프는 긴 수명을 이끄는 부식에 대한 저항성 때문에 유체의 수송을 위해 금속과 같은 다른 물질보다 바람직하다. 그러나 신뢰할 수 없는 NDT 방식 때문에 원자력 발전소에서 사용하는 것이 제한된다. 현재 방법에는 용접된 PE 파이프의 완전한 분석을 제공하지 않는 관행을 사용하는 것이 포함된다.^[8]

버트 조인트 구성을 사용하면 소형 융접 존이 생성되고 PE의 높은 감쇠로 인해 검사가 더욱 복잡해진다.^[9] 또한 검사 중에는 용접 비드와의 간섭으로 인해 적절한 프로브 배치가 제한된다. PAUT 시스템은 5개의 주요 구성요소를 가지고 있다. 이러한 구성 요소는 단계별 배열 프로브, 프로브 웨지, 프로브 홀더, 스캐너 및 결함 디텍터 입니다. 초음파 신호가 결함을 감지하려면 최소 4개의 단계 배열 프로브가 필요하다. 멤브레인 워터 웨지는 에너지 손실을 최소화하면서 프로브에서 파이프로 초음파를 전송하고 프로브 홀더는 웨지와 파이프 사이의 적절한 접촉을 보장한다. 이 시험 방법을 위해 특별히 제작된 스캐닝 시스템은 검사 중에 파이프의 이음매 주위에 탐침을 운반한다. 마지막으로 결함 검출기는 프로브에서 나오는 신호를 분석한다.^[8] 이 방법은 두께 8~65mm, 직경 90~800mm의 다양한 크기의 파이프의 전착 및 버트 융접 검사를 위해 특별히 설계되었다. PAUT는 다음과 같은 검출에 매우 적합하다.^[8]

• 평면 결함 - 용접 표면이 습기로 덮여 있기 때문에 발생할 수 있음

• 오염 물질 - 건조하고 바람이 많이 부는 환경은 파이프 표면에 입자를 부착시킬 수 있다.

• 냉간 용접 - 이는 불완전하거나 부분적인 분자간 확산으로 인해 발생하며, 이는 부서지기 쉬운 고장을 초래한다. 차가운 온도에 의해 유도되거나 파이프와 피팅 사이에 큰 간극이 있는 경우.

• 침투 중 - 이러한 유형의 결함은 용접 프로세스 중에 클램프가 제대로 고정되지 않아 발생한다.

2개의 ISO 보고서가 개발 중이며 기술 위원회(TC) 138(유체 수송을 위한 플라스틱 파이프, 피팅 및 밸브)에 의해 검토되어 PAUT를 PE 배관의 체적 NDT 방법으로 포함시키고 있다.^[10][11] HDPE 및 중밀도 폴리에틸렌(Medium-density polyethylene, MDPE)을 포함하되 이에 국한되지 않는 버트 융접 조인트 UT에 대한 절차도 마련되었다.^[12] ISO 및 ASME 표준은 다음과 같이 나열된다.

• ISO/DTS 16943 - 유체 운반용 열가소성 파이프 - 단계별 배열 초음파 테스트 방법을 사용한 폴리에틸렌 전기 퓨전 소켓 조인트 검사

• ISO/DTS 22499 - 유체 운반용 열가소성 수지 파이프 - 단계별 배열 초음파 시험 방법을 사용한 폴리에틸렌 버트 융접 조인트 검사

• ASME E3044/E3044M1 - 16e1 폴리에틸렌 버트 융접 접합부의 초음파 시험 표준 사례

참조