專利名稱：基于特征線的管道電熔焊接時間測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種塑料管道或塑料復合管道電熔焊接工藝設計方法。更具體地說，本發(fā)明 涉及一種基于特征線的塑料管道或塑料復合管道電熔焊接最佳焊接時間的測定方法。
背景技術：
電熔焊接廣泛用于連接塑料管道或塑料復合管道。對于某些復合管道，如鋼絲纏繞增強 塑料復合管道(PSP管)，電熔焊接甚至是唯一的連接方式。與其他焊接方式相比，電熔焊接過程受人為因素干擾較少，其焊接質量基本由焊接工藝決定。冷焊和過焊是由于焊接工藝不 當產生的最常見的兩種電熔焊接接頭缺陷。過焊是由于焊接熱量過多造成的， 一般具有明顯 的外觀特征，如鼓脹、熔料流出等，易于現(xiàn)場工人直接判斷并將其切除更換。冷焊是由于焊 接熱量不足造成的，其外觀特征與正常焊接接頭無異，即使采用常規(guī)的無損檢測方法都無法 有效檢測。冷焊接頭失效形式為突然性的脆性失效，而且失效時間難以預測。如輸送燃氣等 危險介質的塑料或復合管道的電熔接頭含有冷焊缺陷， 一旦失效將給人民的生命財產安全帶 來巨大的損失。
目前電熔焊機大多采用39.5V的固定焊接電壓，因而確定最佳的焊接時間是保證焊接質 量的關鍵。現(xiàn)有管道生產廠商主要采用力學試驗法，以此確定不同生產工藝條件下產出的不 同批次的管道或在不同溫度環(huán)境中使用中的最佳焊接時間，即先用一系列不同的焊接時間制 作一批電熔接頭，然后對其進行165小時或1000小時的高溫靜液壓試驗，試驗通過的接頭則 表明其焊接工藝達到使用要求。然而該方法需要耗費大量的人力物力財力，時間周期長，且 只能確定合理的焊接時間區(qū)間而無法找出最佳的焊接時間。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種基于特征線的塑料管道或塑料復合 管道電熔焊接最佳焊接時間的測定方法。
電熔套筒是一種成熟的塑料管道或塑料復合管道配件(電熔和熱熔連接是塑料管道或塑 料復合管道最主要的連接方式，與熱熔接頭相比，電熔接頭強度較大，適用于較小壁厚的管材連接，也可用于不同批次材料的管材連接)。目前電熔套筒的加工工藝主要有兩種單次 注塑，切槽埋絲式和二次注塑，預先埋絲式。在使用時，將塑料管道或塑料復合管道插入電 熱套筒內部，接通金屬絲的接線端頭，金屬絲升溫融化塑料管道或塑料復合管道的外壁和電 熔套筒的內壁。停止給金屬絲通電后，兩個配件接合的地方降溫固化，從而實現(xiàn)管路的連 接。
當在電熔套筒內壁埋入金屬絲時，金屬絲和電熔套筒之間會存在間隙。加熱融化后，間 隙中的空氣會匯聚在塑料熔融形成的固液界面上，而這由一殘留微小氣泡形成的氣隙可以從 超聲檢測設備中很清楚地觀察到，并可將其視為"特征線"(如圖2所示)。隨著焊接進 行，特征線與金屬絲之間的距離會逐漸向外移動。特征線與金屬絲之間的距離Z即熔融層深 度，是一個實驗測量值。對于某一管徑的電熔套筒，可以由使用人員根據(jù)電熔接頭的拉伸剝 離能最大時的實驗測量值來確定，或者根據(jù)使用人員對管道的其它使用目的或使用方法來確 定。本發(fā)明中對特征線的位移情況進行檢測，就可以判斷焊接過程中固液界面的位移情況。 特征線移動到規(guī)定位置所需的時間即為最佳悍接時間。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的提供一種基于特征線的塑料管道或塑料復合管道電 熔焊接時間測定方法，包括以下步驟-
(1) 測量電瑢套筒內壁上金屬絲相互之間的間距，并以此作為后續(xù)步驟中超聲錄像里像 素點之間實際距離的換算依據(jù)；
(2) 將塑料管道或復合塑料管道的端頭插入電熔焊機的電熔套筒，使用超聲檢測設備測 量并記錄金屬絲在超聲圖像里的位置；
(3) 實施電熔連接，同時進行超聲錄像，記錄電熔焊接過程中特征線與金屬絲之間的距 離變化的情況；
(4) 當熔融層深度即特征線與金屬絲之間的距離增大到Z時，記錄電熔焊機上顯示的當 前焊接持續(xù)時間，即為達到該熔融層深度的最佳焊接時間"'。
作為一種改進，所述熔融層深度丄根據(jù)電熔接頭的拉伸剝離能最大時的實驗測量值來確定。
作為一種改進，當所述管道是聚乙烯管道時，根據(jù)電熔接頭的拉伸剝離能最大時的實驗 測量值確定熔融層深度丄=0.0278D +0.6654 ，其中"為聚乙烯管道的外徑。 本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明可以實現(xiàn)通過一次焊接實驗即可確定不同生產工藝條件下產出的不同批次的管道 或在不同溫度環(huán)境中使用的塑料管道或復合塑料管道電熔焊接的最佳焊接時間，快捷準確， 非常適用于工程中應用。


圖1電熔套筒加熱開始前初始間隙的超聲圖譜； 圖2電熔套筒加熱過程中特征線的超聲圖譜。
圖中的附圖標記1-套筒內金屬絲周圍的初始氣隙、2-套筒內壁與管材外壁界面、3-特 征線、4-金屬絲。
具體實施例方式
參考附圖，下面將以聚乙烯管道的電熔悍接為例對本發(fā)明進行詳細描述。 本實施例中基于特征線的聚乙烯管道電熔焊接時間測量方法，是采用經驗公式預先確定 特征線3與金屬絲4之間的距離，然后以該距離來確定電熔接頭的最佳焊接持續(xù)時間。 該方法包括以下步驟
(1) 測量電熔套筒內壁上金屬絲相互之間的間距，并以此作為后續(xù)步驟中超聲錄像里 像素點之間實際距離的換算依據(jù)；實際操作中，可以先測出第1個金屬絲4與第10個金屬絲 4之間的實際距離，再測量超聲錄像截取圖片中第1個金屬絲4與第10個金屬絲4所對應像 素點之間的尺寸，換算得到每個單位像素點代表的實際距離數(shù)值，這樣可以減小測量誤差。
(2) 將聚乙烯管道的端頭插入電熔焊機的電熔套筒，使用超聲檢測設備測量并記錄金 屬絲在超聲圖像里的位置；此時的特征線表現(xiàn)在超聲圖像里是套筒內金屬絲周圍的初始氣隙 1。
(2) 實施電熔連接，同時進行超聲錄像，記錄電熔焊接過程中特征線3與金屬絲4之間 的距離變化的情況；
(3) 當特征線3與金屬絲4之間的距離增大到Z時，記錄電熔焊機上顯示的當前焊接持 續(xù)時間，即為最佳焊接時間此處根據(jù)經驗公式設定丄=0.0278D+ 0.6654，其中D為聚乙 烯管道的外徑。
在超聲檢測前，應在電熔套筒外表面涂抹耦合劑，提高超聲錄像的檢測效果。 還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施
例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內容直接導出或聯(lián)想到的
所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種基于特征線的管道電熔焊接時間測定方法，包括以下步驟(1)測量電熔套筒內壁上金屬絲相互之間的間距，并以此作為后續(xù)步驟中超聲錄像里像素點之間實際距離的換算依據(jù)；(2)將塑料管道或復合塑料管道的端頭插入電熔焊機的電熔套筒，使用超聲檢測設備測量并記錄金屬絲在超聲圖像里的位置；(3)實施電熔連接，同時進行超聲錄像，記錄電熔焊接過程中特征線與金屬絲之間的距離變化的情況；(4)當熔融層深度即特征線與金屬絲之間的距離增大到L時，記錄電熔焊機上顯示的當前焊接持續(xù)時間，即為達到該熔融層深度的最佳焊接時間topt。
2、 根據(jù)權利要求1所述的基于特征線的管道電熔焊接時間測定方法，其特征在于，所 述熔融層深度Z根據(jù)電熔接頭的拉伸剝離能最大時的實驗測量值來確定。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的任意一種基于特征線的管道電熔焊接時間測定方法，其 特征在于，當所述管道是聚乙烯管道時，根據(jù)電熔接頭的拉伸剝離能最大 時的實驗測量值確 定熔融層深度丄=0.0278D + 0.6654 ，其中"為聚乙烯管道的外徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及塑料管道或塑料復合管道電熔焊接工藝設計方法，旨在提供一種基于特征線的塑料管道或塑料復合管道電熔焊接最佳焊接時間的測定方法。該方法包括測量電熔套筒內壁上金屬絲相互之間的間距；使用超聲檢測設備測量并記錄金屬絲在超聲圖像里的位置；實施電熔連接同時進行超聲錄像，記錄電熔焊接過程中特征線與金屬絲之間的距離變化的情況；當距離增大到L時記錄電熔焊機上顯示的當前焊接持續(xù)時間，即為達到該熔融層深度的最佳焊接時間t_pot。本發(fā)明可以實現(xiàn)通過一次焊接實驗即可確定不同生產工藝條件下產出的不同批次的管道或在不同溫度環(huán)境中使用的塑料管道或復合塑料管道電熔焊接的最佳焊接時間，快捷準確，非常適用于工程中應用。
文檔編號G04F13/00GK101544061SQ20091009841
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權日2009年5月7日
發(fā)明者平 徐, 施建峰, 鄭津洋, 郭偉燦 申請人:浙江大學