CN114200019A - 一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法及测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法及测试系统，方法包括步骤：采用校准试块对超声波相控阵检测装置的分辨率进行校准，得到测试参数；按照所述测试参数对所述超声波相控阵检测装置进行设定；利用设定好测试参数的所述超声波相控阵检测装置对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试，得到测试结果。该聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法简单、有图谱直观显示、有效性能较好，能够直接测量电熔接头部分存在的瑕疵缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯电熔熔接技术领域，尤其涉及一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法及测试系统。
背景技术
燃气管道是城市的重要基础设施之一，广泛用于城市发展、能源供应和人民生活的基础条件等领域，被称为城市生命线。
聚乙烯管由于其使用寿命长、耐腐蚀、柔韧性好、重量较轻、连接方便等优势，已在中低压燃气管网中取代了传统钢管、铸铁管的位置。因为聚乙烯管线不导电也不导磁，基本绝缘，通常情况下常用的金属管道检测方法无法对其进行检测，甚至在很多情况下尚不能确定地下聚乙烯管道的焊接接头的质量状况。目前其焊接质量检测与评价仍是一个技术难题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法及测试系统，旨在通过采用超声波相控阵检测装置，对基本绝缘的聚乙烯管道电熔接头进行检测，以解决现有不能直接测量电熔接头瑕疵缺陷的问题。
本发明的技术方案如下：
第一方面，一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法，其中，包括步骤：
采用校准试块对超声波相控阵检测装置的分辨率进行校准，得到测试参数；
按照所述测试参数对所述超声波相控阵检测装置进行设定；
利用设定好测试参数的所述超声波相控阵检测装置对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试，得到测试结果。
可选地，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法，其中，所述采用校准试块对超声波相控阵检测装置的分辨率进行校准，得到测试参数的步骤，具体包括：
对所述超声波相控阵检测装置的检测模式及增益进行调节，对校准试块中的电阻丝的规格进行检测，得到所述电阻丝的实际规格；
当所述实际规格与标准规格相同时，记录此时所述超声波相控阵检测装置的参数作为测试参数。
可选地，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法，其中，所述利用设定好测试参数的所述超声波相控阵检测装置对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试，得到测试结果的步骤之前还包括：
对待测聚乙烯管道电熔接头的检测位置表面进行预处理，得到干净的测试面。
第二方面，一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其中，包括：
声波相控阵检测装置，用于对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试；及
校准试块，用于对所述声波相控阵检测装置的分辨率进行校准。
可选地，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其中，所述校准试块包括：基体及固定在所述基体内部的电阻丝；所述电阻丝所在所述基体中的位置距离所述基体的上端面的距离与电熔套的厚度相同；所述电阻丝所在所述基体中的位置距离所述基体的下端面的距离与聚乙烯管道的厚度相同；所述电阻丝的规格与电熔接头的电阻丝的规格相同。
可选地，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其中，所述电阻丝的个数为五根，且所述五根电阻丝均匀分布在所述基体内。
可选地，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其中，相邻两根所述电阻丝之间的距离为5-10mm。
可选地，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其中，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统还包括：两条导链轨道，所述两条导链轨道卡接在待测聚乙烯管道的外表面，测试时，相控阵探头沿所述两条导链轨道移动。
可选地，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其中，所述两条导链轨道的材质为铝合金材质，所述两条导链轨道之间的距离等于所述相控阵探头的长度。
可选地，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其中，所述导链轨道包括横截面呈L型的弧形本体。
有益效果，本发明提供的一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法，通过采用校准试块对超声波相控阵检测装置的分辨率进行校准，从而得出相应的测试参数，根据该参数对超声波相控阵检测装置进行设置，然后对待测聚乙烯管道电熔接头进行检测，该聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法简单、有图谱直观显示、有效性能较好，能够直接测量电熔接头部分存在的瑕疵缺陷。
附图说明
图1为本发明提供的一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法的流程图；
图2为相控阵检测方法流程示意图；
图3是聚乙烯管道电熔接头相控阵探头检测示意图；
图4是检测结果示图像；
图5a电熔接头电阻丝水平错位，5b是电熔接头电阻丝垂直错位；
图6是导链轨道结构示意图；
图7是导链轨道辅助相控阵探头扫查示意图。
具体实施方式
本发明提供一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法及测试系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
请参阅图1，如图所示，所述一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法，包括如下步骤：
S10、采用校准试块对超声波相控阵检测装置的分辨率进行校准，得到测试参数。
具体来说，所述超声波相控阵检测装置，包括相控阵探头，与相控阵探头连接的超声波检测控制器，与所述控制器连接的显示面板。用户可以通过显示面板上的控制按钮进行参数的设定。所述校准试块用于对超声波相控阵检测装置进行分辨率校准，所述校准试块包括基体，该基体的材质与所要检测的对象的材质相同，如本申请中检测的对象是聚乙烯管道电熔接头，其材质为聚乙烯，则校准试块的材质也为聚乙烯材质，同时，在基体中还包含有电阻丝，所述电阻丝的规格与聚乙烯管道电熔接头中的电阻丝的规格相同。
进一步地，所述电阻丝均匀分布在所述基体内部，其中，所述电阻丝所在的位置距离基体的上端面的距离与电熔套的厚度相同；所述的上端面指的是用于与超声波相控阵检测装置的相控阵探头相接触的端面。所述电阻丝所在所述基体中的位置距离所述基体的下端面的距离与聚乙烯管道的厚度相同。容易理解的是，所述校准试块可以视为聚乙烯管道电熔接头的简化设置。
示例性地，调节相控阵设备至检测聚乙烯材料模式，对校准试块中的电阻丝进行检测，得出校准试块中电阻丝的相关信息(此时，所得到的信息可能与真实的信息有偏差，如此时所测得的电阻丝的粗细与标准的不相符)，通过调节相控阵检测装置的增益，使检测出的电阻丝的宽度为实际电阻丝规格宽度时，记录本次检测的信息(如电阻丝的大小、电阻的间距等)。此时，相控阵设备的参数记为测试参数，也即是说测定时就采用该参数进行测试。
在所述步骤S10之后还包括步骤S20、按照所述测试参数对所述超声波相控阵检测装置进行设定。以及
S30、利用设定好测试参数的所述超声波相控阵检测装置对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试，得到测试结果。
具体来说，在完成校准后，保持超声波相控阵检测装置的参数不变，对待检测的聚乙烯电熔接头进行多次测量，得到测试结果。
在本实施例中，所述超声波相控阵装置的检测原理如图2所示，采用超声波相控阵装置中的超声激励模块产生超声波信号，通过控制相控阵探头阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的不同延迟时间，改变声波到达(或来自)被检物体内某点时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦，通过相控阵控制模块接收反射波信号，最终以A、B、C、S多种方法来实现不同扫查方式的图像成像。其中，扫描方式可以结合图3，采用线性扫描，将线阵相控阵探头置于电熔套筒外圆周面上，按相同聚集法则和延时法则激发相同数量晶片，则声束以恒定角度，沿相控阵探头长度(虚拟孔径)方向进行扫描。
结合图4，测试所得到的结果在一起显示界面上进行显示，在界面上能够得出清晰的电阻丝图像，以及熔合区特征线图像，若焊件出现未熔合、电阻丝错位、夹杂/气孔、冷焊、过焊情况，在图扫描成像图谱中会呈现出相应的特征。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，包括超声波相控阵检测装置及校准试块，其中，所述超声波相控阵检测装置用于对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试；所述校准试块，用于对所述声波相控阵检测装置的分辨率进行校准。
在本实施例中，所述超声波相控阵检测装置包括相控阵探头13，与相控阵探头连接的超声波检测控制器，分别与所述控制器连接的超声激励模块、相控阵控制模块以及显示面板等。所述校准试块包括基体和固定在所述基体内部的电阻丝，所述电阻丝的规格与电熔接头的电阻丝的规格相同。所述电阻丝在所述基体中的位置距离所述基体的上端面的距离与电熔套的厚度相同；所述电阻丝所在所述基体中的位置距离所述基体的下端面的距离与聚乙烯管道的厚度相同。
示例性地，所述电阻丝包含有五根，相邻两根所述电阻丝之间的距离为5mm至7mm，7mm至10mm。通过在校准试块中设置五根电阻丝，可以防止电阻丝数目少出现校准偏差，同时也可以避免电阻丝设置过多，使测试数据偏多影响校准效率。
在本实施例的一种实现方式中，所述测试系统还包括，两条导链轨道，所述两条导链轨道卡接在待测聚乙烯管道15的外表面，测试时，相控阵探头沿所述两条导链轨道移动。
结合图6，所述导链轨道14包括弧形底边11与所述弧形底边11垂直的侧壁12，所述弧形底边11与所述弧形底边垂直的侧壁12构成弧形本体，弧形本体的横截面为L型。容易理解的是，在使用时，两条导链轨道弧形底边固定在聚乙烯管道电熔接头上，两个侧壁相对设置，在两个侧壁之间形成容纳相控阵探头的空间。相控阵探头可以在两条导链轨道内稳定的扫查，使相控阵探头能够在限定的范围内进行移动监测。需要说明的是，两条导链轨道的端部还设置有用于固定的固定件(未示出)，通过固定件可以将导链轨道固定在聚乙烯管道电熔接头的外表面上。
进一步地，所述两条导链轨道的材质为铝合金耐疲劳材料，通过采用铝合金耐疲劳材料可以防止在使用过程中发生形变，影响测试结果，同时，可以提升导链轨道的重复利用率。
下面通过具体的实施例，来对本发明所提供的一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法及测试系统做进一步的解释说明。
某城镇燃气管道，该管道的规格为PE100 SDR11，设计压力0.40MPa，运行压力0.16MPa，材质为聚乙烯。根据相关标准要求，需要对该聚乙烯管道电熔接头部位进行检测，来决策是否更换或维修电熔接头以保证管线的正常运营。
按照如下步骤操作：
(1)被测聚乙烯管道电熔接头的规格为PE100 SDR11，管道材质为PE，运行压力为0.16Mpa，金属电阻丝错位，如表1所示；试验件满足测试基本条件。
表1聚乙烯管道信息
| 管道规格(mm) | 管道材质 | 运行压力(MPa) | 缺陷描述 | 缺陷位置(点钟) |
| PE100 SDR11 | PE | 0.16 | 金属电阻丝错位 | 0点 |
(2)根据步骤(1)，确定测试点的位置为整个圆周，在管段上予以标识；准确测量每个点的位置，并拍照记录；
(3)表层处理：对于表面有毛疵、漆层或附着物的接头，首先用角磨机和刮刀去除毛疵、漆层或附着物等，得到光滑、平整、干净的测试面；
(4)步骤(3)完成后，采用线性扫描，将线阵相控阵探头置于电熔套筒外圆周面上，按相同聚集法则和延时法则激发相同数量晶片，声束以0度垂直向下入射，沿相控阵探头长度(虚拟孔径)方向进行扫描；
(5)每次测试完成后，查看测试结果，确定测试结果没有问题，并保存测试结果；
通过以上步骤，得到该聚乙烯管道缺陷部位每个测试点在正常运行工况下的质量情况，测试结果如图5a和5b所示。
综上所述，本发明提供一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法及测试系统，方法包括步骤：采用校准试块对超声波相控阵检测装置的分辨率进行校准，得到测试参数；按照所述测试参数对所述超声波相控阵检测装置进行设定；利用设定好测试参数的所述超声波相控阵检测装置对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试，得到测试结果。
通过测试前期对超声波相控阵检测系统分辨率进行校准测，并在电熔套筒外圆加一个辅助导链轨道辅助探头移动，有助力测试过程的检测效率和检测准确度，该聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法简单、有图谱直观显示、有效性能较好，能够直接测量电熔接头部分的瑕疵缺陷。使用时，根据现场聚乙烯管道电熔接头具体情况选择测点，然后去除表面有毛疵、漆层或附着物，有效解决了当前聚乙烯管道电熔接头检测手段少的问题和超声波探伤方法的不能反映真实缺陷的问题，实现管道的科学管理和健康运行，具有广阔的应用前景。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法，其特征在于，包括步骤：
采用校准试块对超声波相控阵检测装置的分辨率进行校准，得到测试参数；
按照所述测试参数对所述超声波相控阵检测装置进行设定；
利用设定好测试参数的所述超声波相控阵检测装置对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试，得到测试结果。
2.根据权利要求1所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法，其特征在于，所述采用校准试块对超声波相控阵检测装置的分辨率进行校准，得到测试参数的步骤，具体包括：
对所述超声波相控阵检测装置的检测模式及增益进行调节，对校准试块中的电阻丝的规格进行检测，得到所述电阻丝的实际规格；
当所述实际规格与标准规格相同时，记录此时所述超声波相控阵检测装置的参数作为测试参数。
3.根据权利要求1所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试方法，其特征在于，所述利用设定好测试参数的所述超声波相控阵检测装置对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试，得到测试结果的步骤之前还包括：
对待测聚乙烯管道电熔接头的检测位置表面进行预处理，得到干净的测试面。
4.一种聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其特征在于，包括：
超声波相控阵检测装置，用于对待测聚乙烯管道电熔接头进行测试；及
校准试块，用于对所述声波相控阵检测装置的分辨率进行校准。
5.根据权利要求4所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其特征在于，所述校准试块包括：基体及固定在所述基体内部的电阻丝；所述电阻丝所在所述基体中的位置距离所述基体的上端面的距离与电熔套的厚度相同；所述电阻丝所在所述基体中的位置距离所述基体的下端面的距离与聚乙烯管道的厚度相同；所述电阻丝的规格与电熔接头的电阻丝的规格相同。
6.根据权利要求5所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其特征在于，所述电阻丝的个数为五根，且所述五根电阻丝均匀分布在所述基体内。
7.根据权利要求6所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其特征在于，相邻两根所述电阻丝之间的距离为5-10mm。
8.根据权利要求4所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其特征在于，所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统还包括：两条导链轨道，所述两条导链轨道卡接在待测聚乙烯管道的外表面，测试时，相控阵探头沿所述两条导链轨道移动。
9.根据权利要求8所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其特征在于，所述两条导链轨道的材质为铝合金材质，所述两条导链轨道之间的距离等于所述相控阵探头的长度。
10.根据权利要求8所述聚乙烯管道电熔接头相控阵测试系统，其特征在于，所述导链轨道包括横截面呈L型的弧形本体。
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