[发明专利]聚乙烯管道热熔接头的微波扫描检测方法和检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及压力管道的检测领域，具体是一种聚乙烯管道热熔接头焊接质量的微波扫描检测方法和检测装置。

背景技术

聚乙烯(PE)管道具有许多卓越的性能，如耐低温、耐腐蚀、韧性好、抗开裂、连接方便、良好的抗刮能力、良好的快速裂纹传递抵抗能力等，在实践中其寿命为钢管的4倍。因此，聚乙烯管已成为城市输气管网、中低压供水管网的最佳选择。聚乙烯管道之间的连接方法主要有热熔对接(热熔焊接)和电熔连接两种。热熔对接的技术更为成熟，连接费用较低，因此在目前的实际应用中，特别是使用大公称直径管道的场合，聚乙烯管道的连接以热熔对接为主。热熔对接方法的具体过程如下：首先将聚乙烯管材的横截面端面处理平整，再用具有一定压力的加热板加热连接部位至熔融状态；然后移走加热板，施加压力将两个熔融端面用力压在一起；最后在稳定的压力作用下将两个部件连接固定，直至接头冷却。热熔焊接由于使用了热工具，管材的加热熔融和熔接两个步骤是分开进行的，熔接时熔体易发生错位，从而在热熔接头内部产生较大的内应力。热熔对接质量受人为因素的影响较大，因此聚乙烯管道热熔接头处可能存在各种不同的缺陷，主要包括裂纹、未熔合、气孔、夹杂、冷焊(cold weld)等。其中，对冷焊缺陷的检测是最困难的，因为这种缺陷一般不会引起接头处宏观结构的变化，比如形成空隙、剥离等。接头处的缺陷对聚乙烯管道的安全性是一个很大的威胁，绝大多数聚乙烯管道事故都是由接头缺陷引起的。因此，要提高聚乙烯管道的安全性，必须提供有效可靠的接头缺陷检测方法和完善的接头安全评定方法。

现有的聚乙烯管道热熔接头的检测方法主要有破坏性检验和非破坏性检验两类。热熔接头的破坏性检验，本质上是对焊接界面粘接能力的评定。破坏性试验是一种抽检性质的检测方法，现阶段大多用于在热熔焊机厂家的产品开发。热熔接头的非破坏性检验主要指目视检测和超声检测。目视，检测还没有形成国家或行业标准，检测方法主要根据工程经验形成，检测时仅通过目测外观及尺寸来判断质量好坏，无法观察到焊接的内部缺陷，可靠性有所欠缺。超声检测能够直接获得材料内部的状态信息，可以对一些宏观缺陷进行判别，但是对工艺性缺陷(如冷焊)的检测比较困难。聚乙烯是一种高分子材料，相比金属材料会吸收和损耗更多的声波能量，并且由于其结构比金属材料复杂，易于增加声波的散射，这些都增加了聚乙烯管道接头超声检测的难度。更为重要的是，超声方法无法有效地检测聚乙烯管道焊接过程中产生的工艺性缺陷(如冷焊)。近年来，郑津洋、郭伟灿等人利用超声方法对聚乙烯管道电熔接头进行检测，提出了“冷焊特征线检测法”，可用于冷焊缺陷的检测和表征。但是，对于目前应用最为广泛的聚乙烯管道热熔接头的检测，目前仍未找到有效的检测手段。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种聚乙烯管道热熔接头的微波扫描检测方法和相应的检测装置，该检测方法和检测装置具有可检测多种类型的缺陷、检测灵敏度和精度高、可靠性好等优点，特别是可以有效地检测冷焊等工艺性缺陷，操作简便，成本较低。

本发明提供的技术方案：

一种聚乙烯管道热熔接头的微波扫描检测方法，用微波扫描装置检测聚乙烯管道热熔接头，微波探头中的发射器向被测接头发射微波，微波经过两个接收传感器记录基线波幅，然后穿透接头表面进入其内部，材料中的缺陷看作是具有与周围材料不同的介电常数的介质，当行进中的微波遇到缺陷的时候，介电常数的变化使微波发生反射；被反射的微波信号与发射的微波信号发生干涉，由接收传感器接收并转换成电压信号，连同扫描位置信息一起经过信号转换系统后输入计算机中，获得扫描图像，根据扫描图像得到热熔接头内缺陷的相关信息。

所述的聚乙烯管道热熔接头的微波扫描检测方法，按以下步骤实现：

(1)将微波探头定位于聚乙烯管道的热熔接头融合区外表面的一侧；

(2)微波探头沿热熔接头外表面进行连续扫描，检测时所用的微波频率为1G-200GHz；

(3)微波探头获得的信号经过信号转换系统的数/模转换后，输入计算机进行处理，形成扫描图像。

所述的聚乙烯管道热熔接头的微波扫描检测方法，微波探头进行匀速扫描或变速扫描。

所述的聚乙烯管道热熔接头的微波扫描检测方法，在对聚乙烯管道热熔接头进行扫描时，避免使用耦合剂。

所述的聚乙烯管道热熔接头的微波扫描检测方法，微波探头与热熔接头外表面进行接触扫描；或者，采用微波探头靠近热熔接头外表面的方式进行扫描。

所述的聚乙烯管道热熔接头的微波扫描检测方法，微波探头与接头外表面之间的距离控制在1-5cm。