用于检测PE管道热熔接头的超声相控阵装置及检测方法与流程

用于检测pe管道热熔接头的超声相控阵装置及检测方法
技术领域
1.本发明属于用于超声相控阵检测设备技术领域，具体涉及一种用于检测pe管道热熔接头的超声相控阵装置及检测方法。


背景技术：

2.输送燃气用的pe管热熔接头焊缝存在翻边，该翻边处容易存在夹杂、裂纹、过烧和错边等缺陷，这些缺陷对焊接质量影响很大。因此需要对pe管热熔接头焊缝进行无损检测。超声相控阵技术具有独特的优点，可以在较大范围内实现焦点位置和焦点尺寸的动态可调，可保证整个声程范围内取得较为一致的检测分辨力，同时也可提高检测速度。因此大多采用超声相控阵技术对pe管检测。
3.pe管为粘弹性材料，对能量衰减大，且不同方向上声速测量有差异，除此误差以外，声速测量值也受探头在试样上的测量位置和方向的影响。将直探头放在pe管上，使声波在上下表面来回反射，在示波屏上出现多次底波，由于厚度小，声束尚未扩散，仍处于近场区，导致超声波传播能量衰减，表1为几种规格的pe管热熔焊缝试管的声衰减系数检测结果。一般的碳钢声衰减系数为0.01～0.03db/mm，相比可知pe管的超声波传播能量衰减尤为严重，相比于纵波，横波波长较短，穿透能量差，因此通常采用纵波对pe管进行检测。
4.表1 几种规格的pe管热熔焊缝试管的声衰减系数检测结果序号规格第一次波高度第二次波高度衰减系数1φ63
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6.590121.2692φ89
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997101.0403φ160
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159260.7574φ250
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23994.50.562由于pe管道对能量衰减大，因此如何调整超声相控阵探头的安装位置，使声束发生偏转后进入pe管道中，显得非常重要。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于检测pe管道热熔接头的超声相控阵装置及检测方法，解决现有技术中将超声相控阵探头直接放置在放在pe管上及逆行检测时，由于pe管道对能量衰减大，无法检测到pe管热熔接头缺陷的技术问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：用于检测pe管道热熔接头的超声相控阵装置，包括相控阵探头和楔形块本体；所述楔形块自上而下贯穿开设有通孔，形成中空结构；相控阵探头设置在楔形块本体的上端；通孔的下端设置有弹性薄膜，使楔形块本体中空结构形成下端密封的腔体，腔体中灌满声束偏转介质。
7.本发明中通过设计楔形块本体，在楔形块本体的腔体中灌注偏转介质，形成偏转介质楔形块，将相控阵探头固定在楔形块上端，声束通过偏转介质楔形块发生偏转后进入
pe管，调整声束方向和扩散角，达到控制相控阵角度范围的目的，减少检测盲区，提高检测pe管热熔接头缺陷的精准度。
8.向楔形块本体的腔体中注满偏转介质后，在偏转介质的压力下，弹性薄膜向下凸出。在检测时，将该装置放置在pe管道表面后，弹性薄膜与pe管道表面紧密接触，减小二者之间的空气间隙对声束的影响，提高检测精准度。
9.相控阵具有电子偏转和动态聚焦功能，可以扩大检测范围，提高检测灵敏度和缺陷分辨力。相控阵具有abcd扫描功能，尤其在工艺缺陷的检测中，通过观察动态波形，能够快速筛查出缺陷信号，结合s扫中信号在pe管上显示的位置，方便检测人员快速识别缺陷并找出缺陷图谱特征，判断哪些是缺陷信号以及缺陷的性质。
10.另外，由于相控阵探头价格昂贵，通过增加楔形块，以保证相控阵探头不被磨损，降低检测成本。
11.进一步优化，所述声束偏转介质为水。通过调研和试验，采用水作为声束偏转介质，水的声速为1480m/s，小于聚乙烯的声速，可以获得较好的偏转角度。
12.进一步优化，所述楔形块本体的底面为弧形面，便于与pe管道的弧形表面贴合，提高检测精准度。
13.进一步优化，所述弹性薄膜与通孔的边缘密封粘接，防止漏水。
14.进一步优化，所述楔形块本体的上端开设有安装孔，相控阵探头通过螺钉与楔形块本体连接。便于拆装和更换相控阵探头。
15.进一步优化，所述楔形块本体的上端开设有注水孔和排气孔，注水孔和排气孔均与楔形块本体的腔体连通。通过设置注水孔方便向腔体中灌满水；通过设置排气孔排出水中的气泡，降低气泡对检测结果的影响。
16.进一步优化，所述通孔为长方形孔，使相控阵探头的阵元发出的声束尽可能多经过偏转介质楔形块后进入pe管中，扩大检测范围。
17.进一步优化，所述楔形块本体采用不锈钢制成，防止锈蚀，提高使用寿命。
18.基于上述用于检测pe管道热熔接头的超声相控阵装置的检测方法，包括如下步骤：步骤1：将相控阵探头与楔形块本体组装成整体，且相控阵探头与相控阵超声波检测仪连接；通过注水空向楔形块本体的腔体中注满水；步骤2：将组装后的检测装置放置在pe管道待检测的焊缝区域，楔形块本体的弧形下表面与pe管道相适配，且弹性薄膜与pe管道上表面接触；步骤3：沿着焊缝移动检测装置对pe管道热熔接头质量进行无损检测，检测信号回传给相控阵超声波检测仪，根据检测信号识别和判断缺陷。
19.进一步优化，所述步骤3中，在检测过程中，楔形块本体的前端抵持在pe管道热熔接头的卷边上，并沿焊缝移动楔形块本体和探头，对焊缝进行查扫检测。
20.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中通过设计楔形块本体，在楔形块本体的腔体中灌注偏转介质，形成偏转介质楔形块，将相控阵探头固定在楔形块上端，声束通过偏转介质楔形块发生偏转后进入pe管，调整声束方向和扩散角，达到控制相控阵角度范围的目的，减少检测盲区，提高检测pe管热熔接头缺陷的精准度。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明所述用于检测pe管道热熔接头的超声相控阵装置的示意图；图2为本发明所述楔形块本体的正视图；图3为图2的俯视图；图4为图3的a-a剖视图；图5为检测方法的流程图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例一：如图1-4所示，用于检测pe管道热熔接头的超声相控阵装置，包括相控阵探头1和楔形块本体2；所述楔形块2自上而下贯穿开设有通孔21，形成中空结构，通孔为长方形孔。
25.所述楔形块本体2的上端开设有安装孔24，相控阵探头1通过螺钉与楔形块本体连接。通孔的下端密封粘接有弹性薄膜3，使楔形块本体中空结构形成下端密封的腔体，腔体中灌满声束偏转介质。楔形块本体的上端开设有注水孔22和排气孔23，注水孔和排气孔均与楔形块本体的腔体连通。所述楔形块本体2的底面为弧形面，如图4所示。所述声束偏转介质为水。通过调研和试验，采用水作为声束偏转介质，水的声速为1480m/s，小于聚乙烯的声速，可以获得较好的偏转角度。
26.在本实施例中，所述楔形块本体2采用不锈钢制成。在其他实施例中，楔形块本体可以采用其他材质制作，如塑料等。
27.本发明中通过设计楔形块本体，在楔形块本体的腔体中灌注偏转介质，形成偏转介质楔形块，将相控阵探头固定在楔形块上端，声束通过偏转介质楔形块发生偏转后进入pe管，调整声束方向和扩散角，达到控制相控阵角度范围的目的，减少检测盲区，提高检测pe管热熔接头缺陷的精准度。
28.向楔形块本体的腔体中注满偏转介质后，在偏转介质的压力下，弹性薄膜向下凸出。在检测时，将该装置放置在pe管道表面后，弹性薄膜与pe管道表面紧密接触，减小二者之间的空气间隙对声束的影响，提高检测精准度。
29.相控阵具有电子偏转和动态聚焦功能，可以扩大检测范围，提高检测灵敏度和缺陷分辨力。相控阵具有abcd扫描功能，尤其在工艺缺陷的检测中，通过观察动态波形，能够快速筛查出缺陷信号，结合s扫中信号在pe管上显示的位置，方便检测人员快速识别缺陷并找出缺陷图谱特征，判断哪些是缺陷信号以及缺陷的性质。
30.另外，由于相控阵探头价格昂贵，通过增加楔形块，以保证相控阵探头不被磨损，降低检测成本。
31.实施例二：如图5所示，基于上述用于检测pe管道热熔接头的超声相控阵装置的检测方法，包括如下步骤：步骤1：将相控阵探头与楔形块本体组装成整体，且相控阵探头与相控阵超声波检测仪连接；通过注水空向楔形块本体的腔体中注满水；步骤2：将组装后的检测装置放置在pe管道待检测的焊缝区域，楔形块本体的弧形下表面与pe管道相适配，且弹性薄膜与pe管道上表面接触；步骤3：楔形块本体的前端抵持在pe管道热熔接头的卷边上，并沿焊缝移动楔形块本体和探头，对pe管道热熔接头质量进行无损检测，检测信号回传给相控阵超声波检测仪，根据检测信号识别和判断缺陷。
32.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。