CN110789133A - 一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电熔管件焊接质量评定技术，旨在提供一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法。包括：利用焊接参数构建电熔接头的温度场计算模型；在电熔焊机中输入电熔接头的焊接过程控制参数，开始焊接后测量电熔焊机实时输出的电压与电流数据并输入温度场计算模型中，实时输出电熔接头温度场中任意时刻、任意一点的坐标数据和温度数据；提取熔区内所有位置点的坐标数据，计算最大熔区深度lmax；在焊接过程中，根据预定的熔区控制区间和实时变化的最大熔区深度lmax数据调整焊接过程控制参数，实现对电熔接头熔区覆盖范围的控制。本发明能为事故析因提供数据支撑，适用于不同焊机和管件生产厂家生产的各类电熔接头，利于判别与把握焊接质量。

Description

一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法
技术领域
本发明涉及电熔管件焊接质量评定技术，具体涉及一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法。
背景技术
随着石油资源的日益匮乏，调整能源消费结构已经迫在眉睫。世界能源消费结构在完成由煤炭向石油的转型后，正朝着清洁、高效的天然气、核能、太阳能、风能等新能源方向发展。我国将天然气的开发和利用作为21世纪初能源结构优化和石油产业升级的重点，将“高效、经济、洁净、安全”作为转变目标。
为实现这一目标，我国自2000年来，开始实施“西气东输”工程，克服天然气资源地域分布不均造成应用受限的困难。天然气的广泛使用，对于城镇燃气管网提出越来越高的要求。聚乙烯管以具优良的综合力学性能成为城市燃气管网的最佳选择。
电熔焊接是聚乙烯管道常见的一种连接方式。第一项电熔焊接专利在1954年被授权。1969年，英国首次将电熔连接的方法应用于气体输送管道系统中。进入90年代中期，电熔焊接技术在美国、日本等国得到迅速发展。电熔焊接是一个材料的物理熔接过程，首先将待连接的聚乙烯管端部插入预埋有电阻丝的电熔套筒中，并使管材外表面和套筒内表面紧密接触。将电熔套筒连接于固定电压的电源，使电熔管件内的埋藏电阻丝通电发热。热量逐渐向管材和套筒内聚乙烯材料传递，使管材外壁面和管件内壁面逐渐熔融为一体。电熔焊接结束后，接头缓慢冷却，原有的焊接界面消失，形成具有一定强度的电熔接头。
现有的熔区检测方法一般通过超声进行检测，但该方法存在一定的不足，其包括检测结果往往存在一定的滞后性，即需要等焊接完毕之后进行检测，同时其能够检测的内容只包括熔区的范围，而无法反映焊接过程中的最高温度。除此以外，由于超声检测设备价格昂贵，对于操作人员技术要求高，应用场景上存在一定的限制，不利于检测工作的开展和实施。
目前也存在通过理论模型研究熔区的拓展情况和熔区的最高温度情况，但是这类模型在设计之时，将输入的电压作为恒定值进行考虑。但在实际的生产过程中，电压的输出往往是不恒定的，例如在焊接的初始阶段，想要让电压升至39.5V需要一定的时间，同时在恒压焊接阶段，其电压也不能保证一直为39.5V，往往会在38-41V之间波动。这导致这类模型虽然可以预测与推断熔区的拓展情况，但往往只用于设计阶段的预测，无法用于实施分析焊接过程温度场。
鉴于以上的技术问题，提出可以实时反映焊接进行时熔区拓展情况的技术是十分必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法。
为解决技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法，包括以下步骤：
(1)利用焊接参数构建电熔接头的温度场计算模型；
所述焊接参数包括：电阻丝的根数N、电熔管件的公称直径dn、电阻丝的埋线深度Ldeep、电阻丝直径Dr、管材标准尺寸比SDR、电熔管件的材料参数；
(2)在电熔焊机中输入电熔接头的焊接过程控制参数，具体包括焊接电压U、焊接时间t和焊接电流I；开始焊接后，通过电压电流记录装置测量电熔焊机实时输出的电压与电流数据，并将测量结果输入温度场计算模型中；温度场计算模型实时输出电熔接头温度场中任意时刻、任意一点的坐标数据和温度数据，由下式(7)表示：
T＝T(x，y，t) (7)
其中T为温度场任意一点(x，y)在某一时刻t的温度，单位为℃；x，y为温度场中该点的空间坐标；t为时间数据，单位为s；坐标系以电熔管件的径向为x轴，以电熔管件的轴线为y轴，以电熔套筒一端电阻丝接入点在y轴上投影点为坐标原点；
(3)如果温度场中某位置点的温度超过130℃，即认为该点为熔区，否则认为不是熔区；按此原则确定熔区的范围：
提取所有温度超过130℃的位置点的坐标数据，并选取x坐标距离电阻丝中心最远的一点作为熔区的最远点，记为xmax，单位为mm；根据下式(8)计算最大熔区深度lmax：
Figure BDA0002236631330000021
式(8)中，lmax为最大熔区深度，单位为mm；最大熔区深度lmax的数据随温度场坐标、温度和时间的数据变化而随时发生改变，能够实时反映电熔接头中熔区的拓展情况；
(4)在焊接过程中，根据预定的熔区控制区间和实时变化的最大熔区深度lmax数据调整焊接过程控制参数，实现对电熔接头熔区覆盖范围的控制。
本发明中，在焊接过程中，调整焊接过程的控制参数，使温度场中任意一位置点的温度不超过370℃。
本发明中，在焊接过程中，调整焊接过程的控制参数，使最大熔区深度范围为距离管材表面1.0～2.6mm。
本发明中，所述电熔管件的材料参数是默认的聚乙烯材料结晶度Cr为50％，或者是电熔管件材料的实际结晶度Cr；
电熔管件材料的实际结晶度Cr通过DSC方法进行测定获得，并经过下式(1)进行转化后应用剑温度场计算模型中：
Figure BDA0002236631330000031
式(1)中，Cp为电熔接头所用聚乙烯材料的定压比热容，单位为J/(kg·℃)；Hm为聚乙烯材料结晶度在100％时的熔融焓，取0.29J/kg；T为聚乙烯的实际温度，单位为℃，110℃＜T＜150℃；在该温度范围之外，Cp的数值取定值为2000J/(kg·℃)。
本发明中，在温度场计算模型中，电阻丝有效体积的计算方式为：
Figure BDA0002236631330000032
式中Vr为熔区电阻丝有效体积，单位为m3；Dr为电阻丝直径，单位为m，dn为电熔管材与管件的公称直径，单位为m；Ldeep为电阻丝的埋线深度，即电熔管件内表面距离电阻丝中心的实际距离，单位为m；N为熔区范围内电阻丝的实际数量。
本发明中，在温度场计算模型中逐秒加载实时体生热率，以反映实时的焊接情况；实时体生热率的计算方式为：
Figure BDA0002236631330000033
式中Q为电阻丝体生热率，单位为W/m3；U为由电压电流检测装置检测得到的电压数据，单位为V；I为由电压电流检测装置检测得到的电流数据，单位为A；Vr为熔区电阻丝有效体积，由(2)式计算得到，单位为m3。
本发明中，在温度场计算模型中，采用如下传热方程及初值和边值条件：
Figure BDA0002236631330000034
T＝T0(t＝0s时) (5)
Figure BDA0002236631330000035
其中，(4)式为非稳态传热基本方程，式中
Figure BDA0002236631330000036
为梯度算子(空间各方向上的全微分)；
ρ为聚乙烯的密度，
Figure BDA0002236631330000041
Cp为聚乙烯的定压比热容，
Figure BDA0002236631330000042
k为聚乙烯的传热系数，
Figure BDA0002236631330000043
T为电熔接头中任意一点的温度，单位为℃；
t为焊接时间，单位为s；
式(5)中T0为初始焊接时电熔接头温度，一般取环境温度，单位为℃；
式(6)为电熔接头与空气直接接触的部分的边界条件，其中Text为电熔焊接时的环境温度，单位为℃；h为空气自然对流传热系数，取10W/(m2·℃)。
发明原理描述：
本发明运用了利用焊接参数构建的电熔接头的温度场计算模型，该部分内容属于现有技术，具体可参考发明人的研究论文(郑津洋、施建峰、郭伟灿等，聚乙烯管道电熔接头焊接过程温度场分析，焊接学报，2009.30(3)：第5-9页)。该论文从公开发表至今，已经过许多同行的验证和多次引用。论文中阐述的计算过程运用传热学理论，综合考虑了聚乙烯比热容、密度和热导率的温度非线性，输入功率变化对温度场的影响，同时利用热电偶进行测定界面温度来验证模型结果，其结果表明模型预测值和实测结果值十分吻合。本文中式(2)-(6)与该论文中关于模型输入和传热计算的内容对应，将得到的焊接功率作为体生热率加载到电阻丝上。聚乙烯各材料参数可以参考论文(施建峰，聚乙烯管道电熔接头冷焊形成机理及其检测和评定方法[D]，浙江大学，2011)，该论义中对于聚乙烯比热容、密度和热导率对于焊接温度场的影响进行了阐述，并有相应的实验数据支持，式(1)中对于聚乙烯结晶度与比热容关系的描述也来自于该论文。
两篇论文中阐述温度场的输入需要焊接的功率数据(可由焊接电压电流计算得到)、聚乙烯材料的温度非线性、电阻丝的尺寸数据、埋线深度数据等，这些数据都与本专利中需要输入数据和式(1)-(6)对应。这些方程的详细求解过程为常规偏微分方程数值计算方法内容范畴，各类传热学、偏微分方程的教科书中均有介绍。
温度场的求解是一个数值计算求解微分方程的过程，其中梯度算子
Figure BDA0002236631330000051
中包含温度场的位置信息。首先将映射模型进行切分，切分成有限个单元之后进行处理，在设定初始温度为数值计算迭代初始值的情况下，依托数值计算工具，根据式(4)-(6)这几个传热方程和设定的边界条件，计算映射模型温度场中任意坐标的温度数据，由此可以得到T＝T(x，y，t)。
熔区的拓展情况依托于以下的步骤：首先进行一个逻辑判断来确定熔区的范围，其判断条件为如果模型中某点的温度超过130℃，即认为该点为熔区，否则认为该点不是熔区。在确定熔区的具体范围之后，对130℃各点的坐标再进行一个逻辑判断，其判断步骤为：提取熔区中各点的坐标数据(坐标系的y轴为电熔管件的轴线，x轴方向为电熔管件的径向)，选取x坐标距离电阻丝中心最远的一点作为熔区的最远点，记为xmax，单位为mm。之后根据式(8)计算最大熔区深度lmax。计算过程中，温度场的坐标数据、温度数据、时间数据会被实时的进行记录。为了保证将聚乙烯材料的热降解程度控制在一定范围内，确定典型工业用聚乙烯材料的允许焊接温度，其焊接温度认定为不低于130℃，最高温度不超过370℃。
温度场计算模型及其计算过程虽然在已公开的论文中发表与验证，但到目前为止对该温度场计算模型仍只限于应用在电熔接头的设计开发，且只适用于焊接电压在焊接过程中不发生变化的情况。本专利的核心创新内容在于，利用采集到的实时焊接电压、电流数据，将电压电流数据按焊接时间实时地加载到温度场计算模型中，这样更贴近实际焊接过程中输入电压电流可能存在波动的情况。同时在焊接进行过程中，得到实时的温度场结果(即焊接过程中的任一时刻焊接接头内部的任一位置处的温度数据T)以及最大熔区深度lmax数据，如果进一步配合熔区范围及冷焊、过焊等判定依据，能够帮助焊接施工人员实时管理焊接过程数据，并在焊接过程中或焊接结束后能及时判断该电熔焊接接头的焊接质量，而不需要再等接头完全冷却后通过超声相控阵检测的方法来判断焊接接头质量，进一步提高了电熔接头的安全保障能力。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
1、通过本发明，不仅可以获得焊接过程电压、电流等数据的记录，而且可以记录焊接过程中温度场信息，为聚乙烯管道电熔接头的焊机数据追溯提供更多数据，并为未来的事故追责和事故析因等提供数据支撑。
2、本发明基于实际测量电压、电流进行实时分析得到温度场，因此不限于电熔焊机的类型以及电熔接头的品牌、工艺或规格，可适用于不同焊机和管件生产厂家生产组装的各类电熔接头。
3、通过本发明，可根据电熔焊接实时的输出数据得到电熔接头焊接时的实时温度场。在适应实际焊接过程中，焊接输出电压不断发生改变的情况，可同时得到电熔接头温度场的拓展情况和最高温度数据，利于施工人员、管理人员及其他相关人员在实施了解焊接过程信息，从而更好的判别与把握焊接质量(例如，当熔区中的聚乙烯温度达到370℃以上之时强制关闭焊机)。
4、通过本发明，可以参考熔区的拓展情况对焊接质量进行判断。最大熔区深度不宜过长也不宜过短。最大熔区深度拓展到管材1.0mm处深度，其接头的强度已经形成，之后的熔区拓展不会使得界面强度显著增强。熔区深度一般不应该超过2.6mm，在达到2.6mm之后继续焊接会导致焊接质量下降。施工人员可根据计算得到的熔区温度和计算结果，提前关停焊机，或结合智能实时可调节的焊机调整输出电压或者增加焊接时间来把控电熔接头的焊接质量。
5、如进一步结合相关软件接口，可以通过APP对不同权限管理人员进行焊接质量实时推送、报警及统计分析等功能。
附图说明
图1为基于实时焊接数据的电熔接头温度场测算方法流程图；
图2为模型结构参数示意图；
图3为一组相同规格的电熔接头实时温度场测算结果图；其中，(a)显示了熔区最高温度随时间的变化情况，(b)显示了熔区范围随时间的变化情况。
附图标记：1电熔焊机；2施工人员；3计算机；4各类输出终端；5电压电流数据记录仪器；6待焊接的电熔接头；21聚乙烯管材；22电阻丝；23电熔管件。
具体实施方式
基于电熔接头实时温度场数据的熔区拧制方法运用到的焊接装置如图1所示，包括安装规范的电熔焊机1、计算机3、输出终端4、电压电流数据记录仪器5、电熔接头6。系统通过电压电流数据记录仪器5进行电压电流数据的实时采集和传输；利用计算机3与输出终端4进行实时处理和结果同步显示。
示例的实施步骤如下：
1、将待焊接的电熔管件刮去焊接部分的氧化皮后，与电熔管件安装在一起，形成待焊接的电熔接头6。电熔焊机1上的输出线与电压电流记录仪器2连接之后，再由电压电流记录仪器5引出输出线与电熔管件连接；电压电流记录仪器5可根据实际情况与计算机3进行线缆连接或者无线通信。计算机结果输出端口与输出终端5连接，实时显示熔区结果。
2、检查连接和通信无误后，在电熔焊机1中输入待焊接头的焊接参数，包括焊接电压U、焊接电流I和焊接时间t。在计算机3中输入待焊接头的模型参数。电熔接头的温度场计算模型是利用以下焊接参数构建而成的：电阻丝的根数N、电熔管件的公称直径dn、电阻丝的埋线深度Ldeep、电阻丝直径Dr、管材标准尺寸比SDR、电熔管件的材料参数；材料可根据实际情况选择PE80或者PE100，或者输入结晶度数据，例如电熔管件的材料参数是默认的聚乙烯材料结晶度Cr为50％，或者是电熔管件材料的实际结晶度Cr。
电熔管件材料的实际结晶度Cr通过DSC方法进行测定获得，并经过下式(1)进行转化后应用到温度场计算模型中：
式(1)中，Cp为电熔接头所用聚乙烯材料的定压比热容，单位为J/(kg·℃)；Hm为聚乙烯材料结晶度在100％时的熔融焓，取0.29J/kg；T为聚乙烯的实际温度，单位为℃，110℃＜T＜150℃；在该温度范围之外，Cp的数值取定值为2000J/(kg·℃)。
3、开始焊接。在焊接过程中，电压电流记录仪器5会将实时信息传送到计算机3中，计算机将该数据运用到温度场计算模型中进行计算。之后通过输出端口传输到各输出终端4中，实时显示计算结果，其熔区结果包括熔区的拓展情况和最高温度情况。
在温度场计算模型中：
以电阻丝有效体积的计算方式为：
Figure BDA0002236631330000072
式中Vr为熔区电阻丝有效体积，单位为m3；Dr为电阻丝直径，单位为m，dn为电熔管材与管件的公称直径，单位为m；Ldeep为电阻丝的埋线深度，即电熔管件内表面距离电阻丝中心的实际距离，单位为m；N为熔区范围内电阻丝的实际数量。
在温度场计算模型中逐秒加载实时体生热率，以反映实时的焊接情况；实时体生热率的计算方式为：
Figure BDA0002236631330000081
式中Q为电阻丝体生热率，单位为W/m3；U为由电压电流检测装置检测得到的电压数据，单位为V；I为由电压电流检测装置检测得到的电流数据，单位为A；Vr为熔区电阻丝有效体积，由(2)式计算得到，单位为m3。
采用如下传热方程及初值和边值条件：
Figure BDA0002236631330000082
T＝T0(t＝0s时) (5)
其中，(4)式为非稳态传热基本方程，式中
Figure BDA0002236631330000087
为梯度算子(空间各方向上的全微分)；
ρ为聚乙烯的密度，
Figure BDA0002236631330000083
Cp为聚乙烯的定压比热容，
k为聚乙烯的传热系数，
Figure BDA0002236631330000085
T为电熔接头中任意一点的温度，单位为℃；
t为焊接时间，单位为s；
式(5)中T0为初始焊接时电熔接头温度，一般取环境温度，单位为℃；
式(6)为电熔接头与空气直接接触的部分的边界条件，其中Text为电熔焊接时的环境温度，单位为℃；h为空气自然对流传热系数，取10W/(m2·℃)。
温度场计算模型实时输出电熔接头温度场中任意时刻、任意一点的坐标数据和温度数据，其结果由下式(7)表示：
T＝T(x，y，t) (7)
式(7)中T为温度场任意一点(x，y)在某一时刻t的温度，单位为℃；x，y为温度场中该点的空间坐标；t为时间数据，单位为s；坐标系以电熔管件的径向为x轴，以电熔管件的轴线为y轴，以电熔套筒一端电阻丝接入点在y轴上投影点为坐标原点；
如果温度场中某位置点的温度超过130℃，即认为该点为熔区，否则认为不是熔区；按此原则确定熔区的范围：提取所有温度超过130℃的位置点的坐标数据，并选取x坐标距离电阻丝中心最远的一点作为熔区的最远点，记为xmax，单位为mm；根据下式(8)计算最大熔区深度lmax：
Figure BDA0002236631330000091
式(8)中，lmax为最大熔区深度，单位为mm；最大熔区深度lmax的数据随温度场坐标、温度和时间的数据变化而随时发生改变，能够实时反映电熔接头中熔区的拓展情况；
4、在焊接过程中，施工人员可以根据预定的熔区控制目标区间和熔区的实施变化调整焊接过程控制参数，实现对电熔接头熔区覆盖范围的控制。具体包括：调整焊接过程的控制参数，使温度场中任意一位置点的温度不超过370℃；调整焊接过程的控制参数，使最大熔区深度范围为距离管材表面1.0～2.6mm。
施工人员可以根据熔区的最高温度以及熔区的拓展深度，选择提前结束焊接施工，或者结合智能实时可调节的焊机来调整焊接时间或者调节实时输出电压，从而对实际焊接情况进行把控，焊接结束后计算机3保存电熔接头模型参数和实时焊接结果数据，并存储到相应的输出终端4中。
实施例：
根据本发明提供的基于实时焊接数据的电熔接头温度场测算方法，对公称直径为63mm的电熔接头进行温度场测算。该接头的公称直径dn为63mm，电阻丝总根数为36根(单边为18根)，电阻丝埋线深度为0.5mm，推荐焊接电压为39.5V，焊接时间为70s，现场环境温度为20℃，标准尺寸比SDR为11。依据本发明方法所述步骤1至步骤4，可得到电熔接头的实时焊接温度场情况。
具体测算过程如下：
1.在焊机中输入标准焊接电压为39.5V，焊接时间时间70s。将已知模型参数应用到计算机中。
2.确定热源范围
实际加热的电阻丝体积由下式给出：
Figure BDA0002236631330000092
式子中Dr＝0.00058m，dn＝0.063m，Ldeep＝0.0005m，N＝36。
带入可计算得
Figure BDA0002236631330000101
3.加载实时焊接电压电流数据
在现场环境为20℃的情况下，测得任意时刻的电压电流加载数据，以1s，35s，70s三个时间节点为例。
在1s时，电压电流记录装置记录的焊接电压为31.8V，输出电流为15.2A。
在35s时，电压电流记录装置记录的焊接电压为39.5V，输出电压为15A。
在70s时，电压电流记录装置记录得焊接电压为39.8V，输出电压为13.8A。
根据下式：
Figure BDA0002236631330000102
分别可以求得1s，35s，70s时的体尘热率分别为2.5275×108W/m3，3.0982×108W/m3，2.8720×108W/m3。
将以上的体生热率应用到(4)、(5)、(6)三式中对温度场进行计算，材料参数取默认数值，同时以130℃作为界定某点是否为熔区的依据。
依据下式
Figure BDA0002236631330000103
求得各个时间点的熔区范围数据。
最终得到1s时，电熔接头最高温度为21.68℃，熔区范围为0mm。
35s时，电熔接头最高温度为226.95℃，熔区范围为1.038mm。
70s时，电熔接头最高温度为329.35℃，熔区范围为2.628mm。

Claims (7)

1.一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用焊接参数构建电熔接头的温度场计算模型；
所述焊接参数包括：电阻丝的根数N、电熔管件的公称直径dn、电阻丝的埋线深度Ldeep、电阻丝直径Dr、管材标准尺寸比SDR、电熔管件的材料参数；
(2)在电熔焊机中输入电熔接头的焊接过程控制参数，具体包括焊接电压U、焊接时间t和焊接电流I；开始焊接后，通过电压电流记录装置测量电熔焊机实时输出的电压与电流数据，并将测量结果输入温度场计算模型中；温度场计算模型实时输出电熔接头温度场中任意时刻、任意一点的坐标数据和温度数据，由下式(7)表示：
T＝T(x，y，t) (7)
其中T为温度场任意一点(x，y)在某一时刻t的温度，单位为℃；x，y为温度场中该点的空间坐标；t为时间数据，单位为s；坐标系以电熔管件的径向为x轴，以电熔管件的轴线为y轴，以电熔套筒一端电阻丝接入点在y轴上投影点为坐标原点；
(3)如果温度场中某位置点的温度超过130℃，即认为该点为熔区，否则认为不是熔区；按此原则确定熔区的范围：
提取所有温度超过130℃的位置点的坐标数据，并选取x坐标距离电阻丝中心最远的一点作为熔区的最远点，记为xmax，单位为mm；根据下式(8)计算最大熔区深度lmax：
Figure FDA0002236631320000011
式(8)中，lmax为最大熔区深度，单位为mm；最大熔区深度lmax的数据随温度场坐标、温度和时间的数据变化而随时发生改变，能够实时反映电熔接头中熔区的拓展情况；
(4)在焊接过程中，根据预定的熔区控制区间和实时变化的最大熔区深度lmax数据调整焊接过程控制参数，实现对电熔接头熔区覆盖范围的控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接过程中，调整焊接过程的控制参数，使温度场中任意一位置点的温度不超过370℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接过程中，调整焊接过程的控制参数，使最大熔区深度范围为距离管材表面1.0～2.6mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电熔管件的材料参数是默认的聚乙烯材料结晶度Cr为50％，或者是电熔管件材料的实际结晶度Cr；
电熔管件材料的实际结晶度Cr通过DSC方法进行测定获得，并经过下式(1)进行转化后应用到温度场计算模型中：
Figure FDA0002236631320000021
式(1)中，Cp为电熔接头所用聚乙烯材料的定压比热容，单位为J/(kg·℃)；Hm为聚乙烯材料结晶度在100％时的熔融焓，取0.29J/kg；T为聚乙烯的实际温度，单位为℃，110℃＜T＜150℃；在该温度范围之外，Cp的数值取定值为2000J/(kg·℃)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在温度场计算模型中，以电阻丝有效体积的计算方式为：
Figure FDA0002236631320000022
式中Vr为熔区电阻丝有效体积，单位为m3；Dr为电阻丝直径，单位为m，dn为电熔管材与管件的公称直径，单位为m；Ldeep为电阻丝的埋线深度，即电熔管件内表面距离电阻丝中心的实际距离，单位为m；N为熔区范围内电阻丝的实际数量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在温度场计算模型中逐秒加载实时体生热率，以反映实时的焊接情况；实时体生热率的计算方式为：
Figure FDA0002236631320000023
式中Q为电阻丝体生热率，单位为W/m3；U为由电压电流检测装置检测得到的电压数据，单位为V；I为由电压电流检测装置检测得到的电流数据，单位为A；Vr为熔区电阻丝有效体积，由(2)式计算得到，单位为m3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在温度场计算模型中，采用如下传热方程及初值和边值条件：
Figure FDA0002236631320000024
T＝T0(t＝0s时) (5)
Figure FDA0002236631320000025
其中，(4)式为非稳态传热基本方程，式中
Figure FDA0002236631320000026
为梯度算子；
ρ为聚乙烯的密度，单位为kg/m3；
Cp为聚乙烯的定压比热容，
Figure FDA0002236631320000031
单位为J/(kg·℃)；
k为聚乙烯的传热系数，单位为W/(m2·℃)；
T为电熔接头中任意一点的温度，单位为℃；
t为焊接时间，单位为s；
式(5)中T0为初始焊接时电熔接头温度，一般取环境温度，单位为℃；
式(6)为电熔接头与空气直接接触的部分的边界条件，其中Text为电熔焊接时的环境温度，单位为℃；h为空气自然对流传热系数，取10W/(m2·℃)。
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