一种电容焊接头缺陷检测模拟试块制造技术

本发明专利技术公开了一种电容焊接头缺陷检测模拟试块，包括聚乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种电容焊接头缺陷检测模拟试块、缺陷检出方法及系统


[0001]本专利技术涉及石油管道探伤
，具体涉及一种电容焊接头缺陷检测模拟试块
、
缺陷检出方法及系统
。

技术介绍

[0002]钢骨架聚乙烯
PE
管连接接头的套筒由打孔钢板
、
聚乙烯
PE
管和金属丝
(
电阻丝
)
组成，连接型式主要采用电熔连接，电熔连接接头质量受材质特性及安装水平影响，存在金属丝
(
电阻丝
)
冷焊或过焊缺陷造成应力集中，在后期运行过程中连接接头可能出现失效等问题
。
所以探究钢骨架聚乙烯
PE
管连接接头质量检测技术，提高钢骨架聚乙烯
PE
管连接接头质量，对企业降低安全环保风险和减少经济损失具有实际意义
。
[0003]正常情况下，聚乙烯
PE
管道电熔连接接头存在冷焊
、
过焊缺陷等缺陷，其检测能力及精度测试验证采用
PE
‑Ⅱ
试块，但是打孔钢板聚乙烯
PE
管的电熔焊接由于部分金属丝被打孔钢板遮挡，同时因为实际使用中的连接接头难以拆解，若采用普通的相控阵垂直线扫的扫查方式，打孔钢板与钢骨架结构对于声束的传播有很强的结构干扰反射，且位于打孔钢板垂直投影下的电阻丝由于其位置被打孔钢板遮挡而极难直接检出，检测盲区极大
。
在实际钢骨架聚乙烯<br/>PE
管电容焊连接接头上进行超声波相控阵的检测结果无法与实际金属丝
(
电阻丝
)
位置进行快捷有效的比对，也不能全面掌握超声波相控阵检测结果的准确性与有效性，无法找到最适合的缺陷检测的检测方法及检测设备
。
若采用相控阵垂直线扫加上相控阵偏转角度扫查的方式，则可以解决一部分位于打孔钢板垂直投影下的电阻丝的检出，但是这种相控阵垂直线扫加上相控阵偏转角度的扫查方法由于偏转角度有限，有效偏转角度往往不大于8°
，检测依然存在较大盲区，而若有效偏转角度过大则又会造成超声能量分散，信噪比急剧下降，导致识别判断困难
。
因此现有的
PE
‑Ⅱ
模拟试块无法准确反映出打孔钢板聚乙烯
PE
管电容焊接头中电阻丝缺陷情况，且现有的超声波相控阵检测技术无法准确
、
有效检出打孔钢板聚乙烯
PE
管电容焊接头中的电阻丝缺陷
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：现有的用于焊接缺陷检测的
PE
‑Ⅱ
试块无法准确模拟打孔钢板聚乙烯
PE
管的电容焊接头中的电阻丝缺陷情况，以及现有超声波相控阵检测技术无法准确
、
有效检出打孔钢板聚乙烯
PE
管电容焊接头中的电阻丝缺陷
。
目的在于提供一种电容焊接头缺陷检测模拟试块
、
缺陷检出方法及系统，以解决以上问题
。
[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种电容焊接头缺陷检测模拟试块，包括：
[0006]聚乙烯
PE
管体；
[0007]套管，同轴套设在相邻的两个聚乙烯
PE
管体接头处的外侧；
[0008]打孔钢板，设置于所述套管内部，且多个打孔钢板沿套管周向均匀间隔设置；
[0009]电阻丝，在所述聚乙烯
PE
管体内部沿其周向均匀间隔设置，多个电阻丝沿聚乙烯
PE
管体的标准圆周线设置，且至少一个电阻丝所在圆周线的直径
D1
与聚乙烯
PE
管体标准圆
周线的直径
D2
不相等，形成电阻丝的焊接缺陷；且聚乙烯
PE
管体的圆心与
D1
和
D2
不相等的电阻丝圆心连线的延长线穿过所述打孔钢板或被所述打孔钢板遮挡
。
[0010]其中，
D1
大于
D2
或小于
D2
，形成电阻丝不同类型的焊接缺陷；且可以是多个相邻设置的电阻丝所在圆周线的直径
D1
与聚乙烯
PE
管体标准圆周线的直径
D2
不相等，形成多个电阻丝连续错位焊接缺陷；还可以是形成连续错位焊接缺陷的多个相邻设置的电阻丝中，至少有其中两个电阻丝位于聚乙烯
PE
管体标准圆周线的两侧
。
[0011]在检测模拟试块内部，电阻丝按照下述的四种缺陷的方式进行设置
。
四种缺陷为：
[0012]A、
无遮挡的单根电阻丝焊接缺陷；
[0013]B、
有遮挡的单根电阻丝焊接缺陷；
[0014]C、
无遮挡的多根电阻丝连续错位缺陷；
[0015]D、
有遮挡的多根电阻丝连续错位缺陷
。
[0016]缺陷
A
包括两种类型：
[0017](A1)
无遮挡的单根电阻丝欠焊
(
即无遮挡单根电阻丝冷焊
)
，是指单根电阻丝的圆心与聚乙烯
PE
管体的圆心之间的连线穿过打孔钢板上的通孔
(
即电阻丝未被打孔钢板遮挡
)
，且单根电阻丝所在的圆周线直径大于标准圆周线的直径，即当前的单根电阻丝相比于正常排列的电阻丝更加远离聚乙烯
PE
管体的圆心；
[0018](A2)
无遮挡的单根电阻丝过焊
(
即无遮挡单根电阻丝过焊
)
，是指单根电阻丝的圆心与聚乙烯
PE
管体的圆心之间的连线穿过打孔钢板上的通孔
(
即电阻丝未被打孔钢板遮挡
)
，且单根电阻丝所在的圆周线直径小于标准圆周线的直径，即当前的单根电阻丝相比于正常排列的电阻丝更加靠近聚乙烯
PE
管体的圆心
。
[0019]缺陷
B
包括两种类型：
[0020](B1)
有遮挡的单根电阻丝欠焊
(
即有遮挡单根电阻丝冷焊
)
，是指单根电阻丝的圆心与聚乙烯
PE
管体的圆心之间的连线未穿过打孔钢板上的通孔且被打孔钢板遮挡
(
即电阻丝被打孔钢板遮挡
)
，且单根电阻丝所在的圆周线直径大于标准圆周线的直径，即当前的单根电阻丝相比于正常排列的电阻丝更加远离聚乙烯
PE
管体的圆心；
[0021](B2)
有遮挡的单根电阻丝过焊
(
即有遮挡单根电阻丝过焊
)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种打孔钢板聚乙烯
PE
管电熔焊接头焊接缺陷检测模拟试块，其特征在于，包括：聚乙烯
PE
管体；套管，同轴套设在相邻的两个聚乙烯
PE
管体接头处的外侧；打孔钢板，设置于所述套管内部，且多个打孔钢板沿套管周向均匀间隔设置；电阻丝，在所述聚乙烯
PE
管体内部沿其周向均匀间隔设置，多个电阻丝沿聚乙烯
PE
管体的标准圆周线设置，且至少一个电阻丝所在圆周线的直径
D1
与聚乙烯
PE
管体标准圆周线的直径
D2
不相等，形成电阻丝的焊接缺陷；且聚乙烯
PE
管体的圆心与
D1
和
D2
不相等的电阻丝圆心连线的延长线穿过所述打孔钢板或被所述打孔钢板遮挡
。2.
基于权利要求1所述的缺陷检测模拟试块的电阻丝缺陷检出方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101
：采用超声相控阵探头，沿检测模拟试块套管的周向分别进行垂直入射线性扫描
、
倾斜入射扇形扫描，分别获取线性扫描
、
扇形扫描参数设置通道下形成的相互对应的
B
扫描图像
、A
扫描波形信号和检测长度；
S102
：根据所述
B
扫描图像
、A
扫描波形信号，获取各线性扫描
、
扇形扫描参数设置通道所对应的各检测位置的新的拼接后的
B
扫描图像；
S103
：根据对应于每一个检测位置的新的拼接后的
B
扫描图像
、
套管外径
、
套管外壁到电阻丝的距离，进行侧视重建和检测长度等比换算，获取长度误差最小的电阻丝
B
扫描侧视重建图像；
S104
：轴向移动探头，重复步骤
S101
～
S103
，获取对应于各检测位置的多个电阻丝
B
扫描侧视重建图像；
S105
：根据各检测位置的
B
扫描侧视重建图像，构建试块电阻丝二维图像模型，与标准电阻丝二维图像模型进行重合度比对，判断各检测位置对应的
B
扫描侧视重建图像中的电阻丝是否错位，若错位，则表明相应位置的电阻丝缺陷
。3.
如权利要求2所述的焊接缺陷检出方法，其特征在于，所述超声相控阵探头与设于相控阵检测仪上，相控阵检测仪上至少设置有与
A、B、C
三种扫描方式对应的多个相互独立的扫描参数设置通道，通过线性扫描
、
扇形扫描参数设置通道设置相控阵至少两组的聚焦参数，聚焦参数包括扫描角度和聚焦深度
。4.
如权利要求3所述的电阻丝缺陷检出方法，其特征在于，所述超声相控阵探头至少设置2个，每两个相控阵探头在扫描过程中针对相邻的扫描位置扫描，一所述相控阵探头上安装有至少一个纵波楔块进行垂直入射，采用线性扫描检测通道，另一所述相控阵探头上安装有至少一个横波楔块进行倾斜入射，采用扇形扫描检测通道
。5.
如权利要求4所述的电阻丝缺陷检出方法，其特征在于，所述横波楔块的入射角范围为横波楔块的主声速入射角
θ
±
10
°
；
θ
＝
arcsin((2730sin
β
)/2330)
；其中，
β
＝
arctin(L/(h1+h2+h3))
‑
α
/2
；
α
＝
arctin(h1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，张凌帆，王磊，齐昌超，鲍明煜，唐雨，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：