CN109991312A - 钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法 - Google Patents

钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法，包括以下步骤：计算机上设有三个相互独立的线性扫查参数设置通道模式，信号采集模块在进行扫查过程中，在相控阵线性阵列探头不移动的前提下进行上述三个线性扫查参数设置通道模式的连续切换，计算机接收三个线性扫查参数设置通道模式下形成的B扫图像以及相应的A扫波型信号，并以此计算当前三个线性扫查参数设置通道模式下检测区域的空间范围，选取同一空间位置上波幅最大的信号作为该空间位置的声压幅值响应，以形成新的B扫图像，然后将新的B扫图像显示到触摸屏上，该方法能够针对钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头进行一次性超声检测成像。

Description

钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法
技术领域
本发明属于超声波无损检测技术领域，涉及一种钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法。
背景技术
钢骨架聚乙烯塑料复合管是以低碳钢丝为增强相，以高密度聚乙烯(HDPE)为基体，通过对钢丝点焊成网与塑料挤出填注同步进行，在生产线上连续挤出成型的双面防腐压力管道。聚乙烯通过金属网孔连接在一起，管体结构类似于钢筋混凝土。钢骨架塑料复合管的连接采用电熔连接和法兰连接两种方式。其中电熔连接是将复合管插到电熔管件中，对预埋在管件内表面的电阻丝通电使其发热。先使管件内表面熔化而产生熔体，熔体膨胀并充满管材管件的间隙，直至管材外表面也产生熔体，两种熔体互相熔融在一起，冷却成型后，管材与管件紧密连接为一体。
国内外对无钢骨架的PE管焊接接头超声检测和相控阵超声检测技术研究比较多，大多只论证了PE管材料和电熔焊、热熔焊焊接接头的超声相控阵检测可行性，而钢骨架聚乙烯复合管是工程应用管道的新兴产业，而且复合管结构复杂，常规无损检测方法难以应用，没有成熟的无损检测技术和工艺。
在常规PE管电熔焊焊接接头的超声波检测过程中，主要以检测出电阻丝排列情况来判断该管道的焊接质量。钢骨架聚乙烯复合管的结构比PE管复杂：一方面，复合管的管壁中含有由周向和轴向钢丝焊接成型的骨架；另一方面，复合管的电熔套管内部含有打孔钢板。因此在钢骨架聚乙烯复合管的电熔焊焊接接头部位，电阻丝位于电熔套管的打孔钢板下方和内部对接管材的钢骨架上方。如使用传统超声波技术对钢骨架聚乙烯复合管电熔焊接接头进行检测，由于打孔钢板对于声束的传播有较强的结构干扰反射，因此位于打孔钢板垂直投影下方的电阻丝将由于其位置关系而极难检出，造成极大的检测盲区，如图2所示。
因此需要针对钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的超声检测进行深入技术探讨和研究，解决检测难题，实现相控阵快速成像检测。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法，该方法能够针对钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头进行一次性超声检测成像。
为达到上述目的，本发明所述的钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法基于相控阵成像检测系统，所述相控阵成像检测系统包括超声相控阵检测仪及相控阵线性阵列探头，所述超声相控阵检测仪包括计算机、信号采集模块及触摸屏，相控阵线性阵列探头安装在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的外侧，计算机与信号采集模块、触摸屏及相控阵线性阵列探头相连接，其中，相控阵线性阵列探头包括N个晶片，且相控阵线性阵列探头为一维线阵探头；
包括以下步骤：
计算机对相控阵线性阵列探头中的各晶片进行编号，再将各晶片分为M组，然后依次激发各组晶片发出超声波信号，使得超声波信号在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的深度方向上进行不同角度的偏转及不同深度的聚焦，该超声波信号在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头内部传播时产生的缺陷回波信号经信号采集模块采集后输入到计算机中，以形成B扫图像，同时通过信号采集模块采集不同角度下的A扫波型信号，然后将采集到的不同角度下的A扫波型信号输入到计算机中；
计算机上设有三个相互独立的线性扫查参数设置通道模式，其中，第一个线性扫查参数设置通道模式为垂直线扫，第二个线性扫查参数设置通道模式为预设角度的线性扫查模式，第三个线性扫查参数设置通道模式为与该预设角度偏转方向相反的线性扫查模式；
信号采集模块在进行扫查过程中，在相控阵线性阵列探头不移动的前提下进行上述三个线性扫查参数设置通道模式的连续切换，以保留三个线性扫查参数设置通道模式下形成的B扫图像以及相应的A扫波型信号；
计算机接收三个线性扫查参数设置通道模式下形成的B扫图像以及相应的A扫波型信号，并以此计算当前三个线性扫查参数设置通道模式下检测区域的空间范围，选取同一空间位置上波幅最大的信号作为该空间位置的声压幅值响应，以形成新的B扫图像，然后将新的B扫图像显示到触摸屏上。
相控阵线性阵列探头的发射频率为2MHz，晶片的尺寸为1mm×8mm。
相控阵线性阵列探头沿钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的轴向方向设置，使得相控阵线性阵列探头发出的声束扫查面垂直于电阻丝的缠绕方向。
触摸屏上设置有USB接口及以太网结构。
超声相控阵检测仪为具有32位发射通道及64位接收通道的相控阵检测仪。
信号采集模块通过A/D转换器与计算机相连接，计算机通过PCI总线与触摸屏相连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法在具体操作时，采用多角度线扫融合成像技术，信号采集模块在进行扫查过程中，在相控阵线性阵列探头不移动的前提下进行上述三个线性扫查参数设置通道模式的连续切换，以保留三个线性扫查参数设置通道模式下形成的B扫图像以及相应的A扫波型信号，然后选择同一空间位置上波幅最大的信号最为该空间位置的声压幅值响应，以形成新的B扫图像，同时保留该B扫图像以及对应的A扫波型信号，以实现钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的一次性超声检测成像，并从检测技术上极大改善检测盲区问题。同时，本发明还可以对钢骨架聚乙烯复合管电熔焊接接头内部缺陷进行定位分析及数据保存等操作，检测结果能够显示某个单独角度扫查图像中被打孔钢板遮挡的部分电阻丝结构和焊接未熔合结构，即可通过评价未熔合信号和电阻丝的排列判断钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的连接质量。
附图说明
图1为本发明的检测示意图；
图2为现有技术在垂直扫查或预设角度扫查时声束覆盖的示意图；
图3为本发明以多角度线扫时覆盖的示意图；
图4为本发明中超声相控阵检测仪5的示意图。
其中，1为触摸屏、2为计算机、3为相控阵线性阵列探头、4为信号采集模块、5为超声相控阵检测仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1、图3及图4，本发明所述的钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法基于相控阵成像检测系统，所述相控阵成像检测系统包括超声相控阵检测仪5及相控阵线性阵列探头3，所述超声相控阵检测仪5包括计算机2、信号采集模块4及触摸屏1，相控阵线性阵列探头3安装在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的外侧，计算机2与信号采集模块4、触摸屏1及相控阵线性阵列探头3相连接，其中，相控阵线性阵列探头3包括N个晶片，且相控阵线性阵列探头3为一维线阵探头；
包括以下步骤：
计算机2对相控阵线性阵列探头3中的各晶片进行编号，再将各晶片分为M组，然后依次激发各组晶片发出超声波信号，使得超声波信号在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的深度方向上进行不同角度的偏转及不同深度的聚焦，该超声波信号在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头内部传播时产生的缺陷回波信号经信号采集模块4采集后输入到计算机2中，以形成B扫图像，同时通过信号采集模块4采集不同角度下的A扫波型信号，然后将采集到的不同角度下的A扫波型信号输入到计算机2中；
计算机2上设有三个相互独立的线性扫查参数设置通道模式，其中，第一个线性扫查参数设置通道模式为垂直线扫，第二个线性扫查参数设置通道模式为预设角度的线性扫查模式，第三个线性扫查参数设置通道模式为与该预设角度偏转方向相反的线性扫查模式；
信号采集模块4在进行扫查过程中，在相控阵线性阵列探头3不移动的前提下进行上述三个线性扫查参数设置通道模式的连续切换，以保留三个线性扫查参数设置通道模式下形成的B扫图像以及相应的A扫波型信号；
计算机2接收三个线性扫查参数设置通道模式下形成的B扫图像以及相应的A扫波型信号，并以此计算当前三个线性扫查参数设置通道模式下检测区域的空间范围，选取同一空间位置上波幅最大的信号作为该空间位置的声压幅值响应，以形成新的B扫图像，然后将新的B扫图像显示到触摸屏1上。
相控阵线性阵列探头3的发射频率为2MHz，晶片的尺寸为1mm×8mm；控阵线性阵列探头3沿钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的轴向方向设置，使得相控阵线性阵列探头3发出的声束扫查面垂直于电阻丝的缠绕方向；触摸屏1上设置有USB接口及以太网结构。
超声相控阵检测仪5为具有32位发射通道及64位接收通道的相控阵检测仪；信号采集模块4通过A/D转换器与计算机2相连接，计算机2通过PCI总线与触摸屏1相连接。
实施例一
获取待测钢骨架聚乙烯复合管道电熔焊焊接接头及所述一维线阵相控阵探头。
对超声相控阵检测仪5进行调试，具体的，根据待测接头分别设置三个线扫通道的检测参数，其中，0°垂直检测的线扫通道模式可根据常规PE管电熔焊接头线扫检测要求进行设置，另外两个通道模式为预设角度的线性扫查模式以及与该预设角度偏转方向相反的设置，需要注意的是，该预设角度不应超过15°。
在待测钢骨架聚乙烯复合管道电熔焊焊接接头外侧检测面上均匀涂抹上超声波耦合剂，将相控阵线性阵列探头3放置在已涂抹好耦合剂的检测面上，通过按压相控阵线性阵列探头3使其耦合良好。确保相控阵线性阵列探头3沿复合管接头轴向方向放置，线性声束扫查面垂直于电阻丝缠绕方向。
打开超声波检测仪器的B扫模式，通过本发明形成多角度线扫的融合B扫成像检测结果，然后显示在所述触摸屏1上，同时保留对应的A扫波型信号。
根据B扫成像检测结果中电阻丝的排列状况对待测焊接接头的质量做出评价，在形成的B扫图像上，电阻丝反射为点状，排列整齐，在管件内壁深度相等的位置，出现强烈平直的底波，则焊接完好；与完好部位相比，底波提前，紧挨着电阻丝就形成了底波，这个底波为未熔合界面形成的反射，则该接头未融合；若相比焊接完好时的排列，电阻丝排列杂乱，反射回波幅值强度不一，且该处底波基本不可见，则该接头内部形成了空穴。

Claims (6)

1.一种钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法，其特征在于，基于相控阵成像检测系统，所述相控阵成像检测系统包括超声相控阵检测仪(5)及相控阵线性阵列探头(3)，所述超声相控阵检测仪(5)包括计算机(2)、信号采集模块(4)及触摸屏(1)，相控阵线性阵列探头(3)安装在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的外侧，计算机(2)与信号采集模块(4)、触摸屏(1)及相控阵线性阵列探头(3)相连接，其中，相控阵线性阵列探头(3)包括N个晶片，且相控阵线性阵列探头(3)为一维线阵探头；
包括以下步骤：
计算机(2)对相控阵线性阵列探头(3)中的各晶片进行编号，再将各晶片分为M组，然后依次激发各组晶片发出超声波信号，使得超声波信号在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的深度方向上进行不同角度的偏转及不同深度的聚焦，该超声波信号在钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头内部传播时产生的缺陷回波信号经信号采集模块(4)采集后输入到计算机(2)中，以形成B扫图像，同时通过信号采集模块(4)采集不同角度下的A扫波型信号，然后将采集到的不同角度下的A扫波型信号输入到计算机(2)中；
计算机(2)上设有三个相互独立的线性扫查参数设置通道模式，其中，第一个线性扫查参数设置通道模式为垂直线扫，第二个线性扫查参数设置通道模式为预设角度的线性扫查模式，第三个线性扫查参数设置通道模式为与该预设角度偏转方向相反的线性扫查模式；
信号采集模块(4)在进行扫查过程中，在相控阵线性阵列探头(3)不移动的前提下进行上述三个线性扫查参数设置通道模式的连续切换，以保留三个线性扫查参数设置通道模式下形成的B扫图像以及相应的A扫波型信号；
计算机(2)接收三个线性扫查参数设置通道模式下形成的B扫图像以及相应的A扫波型信号，并以此计算当前三个线性扫查参数设置通道模式下检测区域的空间范围，选取同一空间位置上波幅最大的信号作为该空间位置的声压幅值响应，以形成新的B扫图像，然后将新的B扫图像显示到触摸屏(1)上。
2.根据权利要求1所述的钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法，其特征在于，相控阵线性阵列探头(3)的发射频率为2MHz，晶片的尺寸为1mm×8mm。
3.根据权利要求1所述的钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法，其特征在于，相控阵线性阵列探头(3)沿钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头的轴向方向设置，使得相控阵线性阵列探头(3)发出的声束扫查面垂直于电阻丝的缠绕方向。
4.根据权利要求1所述的钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法，其特征在于，触摸屏(1)上设置有USB接口及以太网结构。
5.根据权利要求1所述的钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法，其特征在于，超声相控阵检测仪(5)为具有32位发射通道及64位接收通道的相控阵检测仪。
6.根据权利要求1所述的钢骨架聚乙烯复合管电熔焊焊接接头相控阵成像检测方法，其特征在于，信号采集模块(4)通过A/D转换器与计算机(2)相连接，计算机(2)通过PCI总线与触摸屏(1)相连接。
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