[发明专利]聚烯烃复合管接头超声波周向自动检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明是关于电熔接头超声波检测领域，特别涉及聚烯烃复合管接头超声波周向自动检测装置及检测方法。

背景技术

管道输送是一种经济、安全的运输方式，在石油、电力、煤炭、化工以及城市供水等各个部门得到广泛的应用。目前我国使用的传统管材主要有金属管和聚烯烃管两大类。由于材料自身的特点，金属管强度具有钢度高、连接技术成熟等优点，但存在易生锈、易腐蚀等缺点；聚烯烃管具有柔性大、耐腐蚀等优点，但存在强度低、刚度低等缺点。为了克服上述管道存在的固有缺陷，各国都在积极探索开发增强的聚烯烃复合管。聚烯烃复合管具备了金属管道和聚烯烃管道各自的优点，既能够承受较高工作压力，又非常耐腐蚀，使用寿命长，同时还保持和聚烯烃管类似的柔韧性和可熔接性。

聚烯烃复合管的连接技术是其能否成功应用的关键。因为聚烯烃复合管连接时无法把两个管端的增强材料连接起来形成力的传递结构，而聚烯烃复合管通常又是应用于高工作压力，保证接头的密封性更不容易。聚烯烃复合管的连接方法通常有机械压紧方式和非机械压方式两大类。其中非机械压紧方式通常应用于大直径聚烯烃复合管的连接，非机械压紧方式一般采用焊接连接。聚烯烃复合管非机械压紧方式一般采用热熔对接加增强型电熔套筒连接。电熔套筒材料大多采用聚乙烯材料。由于接头在连接过程中有可能存在各种缺陷，使接头成为聚烯烃复合管系统最薄弱的环节使。目前大多数聚烯烃复合管管道系统失效为接头的泄漏失效。目前聚烯烃复合管管焊接接头的质量控制主要依赖规范的焊接操作，但多种因素造成了焊接过程中难免出现缺陷。超声波检测作为一种非破坏性、内部可探测性检测技术逐渐成为聚烯烃复合管管接头重要的检测方法。传统的聚烯烃复合管管接头超声波检测多为人工操作，劳动强度大，且检测结果受人为因素影响较大。同时由于聚烯烃复合管电熔套筒的规格尺寸与聚烯烃复合管管道有很大区别，通常采用特殊加长增厚的电熔套筒，电阻丝布丝宽度很大，如果采用扫描手工检测，既化费时间，又得不到整个熔合面的质量信息。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供能实现聚烯烃复合管管接头周向自动检测的装置及检测方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供聚烯烃复合管接头超声波周向自动检测装置，包括超声波检测仪，还包括探头、探头夹持装置、编码器、内卡箍、外卡箍、小齿轮、步进电机和控制模块；外卡箍套在内卡箍上，且内卡箍的外圆周上设有大齿轮构造，探头夹持装置和步进电机分别安装在外卡箍上，步进电机与小齿轮连接，小齿轮与内卡箍上的大齿轮啮合；探头和编码器安装在探头夹持装置上，并能沿着探头夹持装置的轨道滑动，探头和编码器用于采集信号并将信号传输至超声波检测仪；所述控制模块包括相互连接的步进电机驱动器、PLC控制器和电源开关，步进电机驱动器和所述步进电机相连，PLC控制器用于判断外卡箍的转动圈数并控制电源开关的开关情况，电源开关用于控制步进电机驱动器的启动与关闭。

作为进一步的改进，所述电源开关能进行手动操作。

作为进一步的改进，所述编码器为轮式编码器。

提供基于所述的超声波周向自动检测装置的检测方法，用于对被测管的接头进行检测，被测管的超声纵波声速为1800～2400m/s，具体方法包括：先将耦合剂涂在被测管外壁上，再将超声波周向自动检测装置中的内卡箍安装在被测管外壁上，开启电源开关，超声波周向自动检测装置自动检测完成，并通过超声波检测仪形成C扫描图像显示。

作为进一步的改进，所述耦合剂是由甘油、水玻璃、消泡剂和水混合配制而成的稠状耦合剂，耦合剂的声速为1800～2110m/s。

作为进一步的改进，所述C扫描是指：轴向采用超声相控阵电子线扫描，周向采用步进电机驱动的机械扫查，超声波检测仪对轴向电子线扫描、周向机械扫查的位置信息和探头接收的超声波信号进行处理，并在超声波检测仪的显示器上形成实时C扫描图像。

作为进一步的改进，超声波周向自动检测装置能实现投影扫描，使探头位置与被测管中的缺陷在接头中的位置形成一一对应关系。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用相控阵聚焦技术，可解决声波衰减过多使回波太弱的问题，针对聚乙烯材料特有的声学特性；

2、选取了专门的耦合剂，使其声速、声阻抗与被测管材料相匹配，在接触法检测时达到界面声传递耗损最小，甚至达到无耗损；

3、结合聚烯烃复合管管接头周向检测的需求，研制专门的扫查装置，纵向采用电子线扫查技术，周向采用机械扫查技术，直至整个熔合面检测完成；