专利名称：基于特征线的管道电熔焊接时间测定方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料管道或塑料复合管道电熔焊接工艺设计方法。更具体地说，本发明 涉及一种基于特征线的塑料管道或塑料复合管道电熔焊接最佳焊接时间的测定方法。
背景技术：
电熔焊接广泛用于连接塑料管道或塑料复合管道。对于某些复合管道，如钢丝缠绕增强 塑料复合管道(PSP管)，电熔焊接甚至是唯一的连接方式。与其他焊接方式相比，电熔焊接过程受人为因素干扰较少，其焊接质量基本由焊接工艺决定。冷焊和过焊是由于焊接工艺不 当产生的最常见的两种电熔焊接接头缺陷。过焊是由于焊接热量过多造成的， 一般具有明显 的外观特征，如鼓胀、熔料流出等，易于现场工人直接判断并将其切除更换。冷焊是由于焊 接热量不足造成的，其外观特征与正常焊接接头无异，即使采用常规的无损检测方法都无法 有效检测。冷焊接头失效形式为突然性的脆性失效，而且失效时间难以预测。如输送燃气等 危险介质的塑料或复合管道的电熔接头含有冷焊缺陷， 一旦失效将给人民的生命财产安全带 来巨大的损失。
目前电熔焊机大多采用39.5V的固定焊接电压，因而确定最佳的焊接时间是保证焊接质 量的关键。现有管道生产厂商主要采用力学试验法，以此确定不同生产工艺条件下产出的不 同批次的管道或在不同温度环境中使用中的最佳焊接时间，即先用一系列不同的焊接时间制 作一批电熔接头，然后对其进行165小时或1000小时的高温静液压试验，试验通过的接头则 表明其焊接工艺达到使用要求。然而该方法需要耗费大量的人力物力财力，时间周期长，且 只能确定合理的焊接时间区间而无法找出最佳的焊接时间。
发明內容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于特征线的塑料管道或塑料复合 管道电熔焊接最佳焊接时间的测定方法。
电熔套筒是一种成熟的塑料管道或塑料复合管道配件(电熔和热熔连接是塑料管道或塑 料复合管道最主要的连接方式，与热熔接头相比，电熔接头强度较大，适用于较小壁厚的管材连接，也可用于不同批次材料的管材连接)。目前电熔套筒的加工工艺主要有两种单次 注塑，切槽埋丝式和二次注塑，预先埋丝式。在使用时，将塑料管道或塑料复合管道插入电 热套筒内部，接通金属丝的接线端头，金属丝升温融化塑料管道或塑料复合管道的外壁和电 熔套筒的内壁。停止给金属丝通电后，两个配件接合的地方降温固化，从而实现管路的连 接。
当在电熔套筒内壁埋入金属丝时，金属丝和电熔套筒之间会存在间隙。加热融化后，间 隙中的空气会汇聚在塑料熔融形成的固液界面上，而这由一残留微小气泡形成的气隙可以从 超声检测设备中很清楚地观察到，并可将其视为"特征线"(如图2所示)。随着焊接进 行，特征线与金属丝之间的距离会逐渐向外移动。特征线与金属丝之间的距离Z即熔融层深 度，是一个实验测量值。对于某一管径的电熔套筒，可以由使用人员根据电熔接头的拉伸剥 离能最大时的实验测量值来确定，或者根据使用人员对管道的其它使用目的或使用方法来确 定。本发明中对特征线的位移情况进行检测，就可以判断焊接过程中固液界面的位移情况。 特征线移动到规定位置所需的时间即为最佳悍接时间。
本发明是通过以下技术方案实现的提供一种基于特征线的塑料管道或塑料复合管道电 熔焊接时间测定方法，包括以下步骤-
(1) 测量电瑢套筒内壁上金属丝相互之间的间距，并以此作为后续步骤中超声录像里像 素点之间实际距离的换算依据；
(2) 将塑料管道或复合塑料管道的端头插入电熔焊机的电熔套筒，使用超声检测设备测 量并记录金属丝在超声图像里的位置；
(3) 实施电熔连接，同时进行超声录像，记录电熔焊接过程中特征线与金属丝之间的距 离变化的情况；
(4) 当熔融层深度即特征线与金属丝之间的距离增大到Z时，记录电熔焊机上显示的当 前焊接持续时间，即为达到该熔融层深度的最佳焊接时间"'。
作为一种改进，所述熔融层深度丄根据电熔接头的拉伸剥离能最大时的实验测量值来确定。
作为一种改进，当所述管道是聚乙烯管道时，根据电熔接头的拉伸剥离能最大时的实验 测量值确定熔融层深度丄=0.0278D +0.6654 ，其中"为聚乙烯管道的外径。 本发明的有益效果在于
本发明可以实现通过一次焊接实验即可确定不同生产工艺条件下产出的不同批次的管道 或在不同温度环境中使用的塑料管道或复合塑料管道电熔焊接的最佳焊接时间，快捷准确， 非常适用于工程中应用。
图1电熔套筒加热开始前初始间隙的超声图谱； 图2电熔套筒加热过程中特征线的超声图谱。
图中的附图标记1-套筒内金属丝周围的初始气隙、2-套筒内壁与管材外壁界面、3-特 征线、4-金属丝。
具体实施例方式
参考附图，下面将以聚乙烯管道的电熔悍接为例对本发明进行详细描述。 本实施例中基于特征线的聚乙烯管道电熔焊接时间测量方法，是采用经验公式预先确定 特征线3与金属丝4之间的距离，然后以该距离来确定电熔接头的最佳焊接持续时间。 该方法包括以下步骤
(1) 测量电熔套筒内壁上金属丝相互之间的间距，并以此作为后续步骤中超声录像里 像素点之间实际距离的换算依据；实际操作中，可以先测出第1个金属丝4与第10个金属丝 4之间的实际距离，再测量超声录像截取图片中第1个金属丝4与第10个金属丝4所对应像 素点之间的尺寸，换算得到每个单位像素点代表的实际距离数值，这样可以减小测量误差。
(2) 将聚乙烯管道的端头插入电熔焊机的电熔套筒，使用超声检测设备测量并记录金 属丝在超声图像里的位置；此时的特征线表现在超声图像里是套筒内金属丝周围的初始气隙 1。
(2) 实施电熔连接，同时进行超声录像，记录电熔焊接过程中特征线3与金属丝4之间 的距离变化的情况；
(3) 当特征线3与金属丝4之间的距离增大到Z时，记录电熔焊机上显示的当前焊接持 续时间，即为最佳焊接时间此处根据经验公式设定丄=0.0278D+ 0.6654，其中D为聚乙 烯管道的外径。
在超声检测前，应在电熔套筒外表面涂抹耦合剂，提高超声录像的检测效果。 还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施
例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的
所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1、一种基于特征线的管道电熔焊接时间测定方法，包括以下步骤(1)测量电熔套筒内壁上金属丝相互之间的间距，并以此作为后续步骤中超声录像里像素点之间实际距离的换算依据；(2)将塑料管道或复合塑料管道的端头插入电熔焊机的电熔套筒，使用超声检测设备测量并记录金属丝在超声图像里的位置；(3)实施电熔连接，同时进行超声录像，记录电熔焊接过程中特征线与金属丝之间的距离变化的情况；(4)当熔融层深度即特征线与金属丝之间的距离增大到L时，记录电熔焊机上显示的当前焊接持续时间，即为达到该熔融层深度的最佳焊接时间topt。
2、 根据权利要求1所述的基于特征线的管道电熔焊接时间测定方法，其特征在于，所 述熔融层深度Z根据电熔接头的拉伸剥离能最大时的实验测量值来确定。
3、 根据权利要求1或2所述的任意一种基于特征线的管道电熔焊接时间测定方法，其 特征在于，当所述管道是聚乙烯管道时，根据电熔接头的拉伸剥离能最大 时的实验测量值确 定熔融层深度丄=0.0278D + 0.6654 ，其中"为聚乙烯管道的外径。
全文摘要
本发明涉及塑料管道或塑料复合管道电熔焊接工艺设计方法，旨在提供一种基于特征线的塑料管道或塑料复合管道电熔焊接最佳焊接时间的测定方法。该方法包括测量电熔套筒内壁上金属丝相互之间的间距；使用超声检测设备测量并记录金属丝在超声图像里的位置；实施电熔连接同时进行超声录像，记录电熔焊接过程中特征线与金属丝之间的距离变化的情况；当距离增大到L时记录电熔焊机上显示的当前焊接持续时间，即为达到该熔融层深度的最佳焊接时间t<sub>pot</sub>。本发明可以实现通过一次焊接实验即可确定不同生产工艺条件下产出的不同批次的管道或在不同温度环境中使用的塑料管道或复合塑料管道电熔焊接的最佳焊接时间，快捷准确，非常适用于工程中应用。
文档编号G04F13/00GK101544061SQ20091009841
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者平 徐, 施建峰, 郑津洋, 郭伟灿 申请人:浙江大学