[发明专利]一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法

说明书

本发明涉及电熔管件焊接质量评定技术，旨在提供一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法。包括：利用焊接参数构建电熔接头的温度场计算模型；在电熔焊机中输入电熔接头的焊接过程控制参数，开始焊接后测量电熔焊机实时输出的电压与电流数据并输入温度场计算模型中，实时输出电熔接头温度场中任意时刻、任意一点的坐标数据和温度数据；提取熔区内所有位置点的坐标数据，计算最大熔区深度l_max；在焊接过程中，根据预定的熔区控制区间和实时变化的最大熔区深度l_max数据调整焊接过程控制参数，实现对电熔接头熔区覆盖范围的控制。本发明能为事故析因提供数据支撑，适用于不同焊机和管件生产厂家生产的各类电熔接头，利于判别与把握焊接质量。

技术领域

本发明涉及电熔管件焊接质量评定技术，具体涉及一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法。

背景技术

随着石油资源的日益匮乏，调整能源消费结构已经迫在眉睫。世界能源消费结构在完成由煤炭向石油的转型后，正朝着清洁、高效的天然气、核能、太阳能、风能等新能源方向发展。我国将天然气的开发和利用作为21世纪初能源结构优化和石油产业升级的重点，将“高效、经济、洁净、安全”作为转变目标。

为实现这一目标，我国自2000年来，开始实施“西气东输”工程，克服天然气资源地域分布不均造成应用受限的困难。天然气的广泛使用，对于城镇燃气管网提出越来越高的要求。聚乙烯管以其优良的综合力学性能成为城市燃气管网的最佳选择。

电熔焊接是聚乙烯管道常见的一种连接方式。第一项电熔焊接专利在1954年被授权。1969年，英国首次将电熔连接的方法应用于气体输送管道系统中。进入90年代中期，电熔焊接技术在美国、日本等国得到迅速发展。电熔焊接是一个材料的物理熔接过程，首先将待连接的聚乙烯管端部插入预埋有电阻丝的电熔套筒中，并使管材外表面和套筒内表面紧密接触。将电熔套筒连接于固定电压的电源，使电熔管件内的埋藏电阻丝通电发热。热量逐渐向管材和套筒内聚乙烯材料传递，使管材外壁面和管件内壁面逐渐熔融为一体。电熔焊接结束后，接头缓慢冷却，原有的焊接界面消失，形成具有一定强度的电熔接头。

现有的熔区检测方法一般通过超声进行检测，但该方法存在一定的不足，其包括检测结果往往存在一定的滞后性，即需要等焊接完毕之后进行检测，同时其能够检测的内容只包括熔区的范围，而无法反映焊接过程中的最高温度。除此以外，由于超声检测设备价格昂贵，对于操作人员技术要求高，应用场景上存在一定的限制，不利于检测工作的开展和实施。

目前也存在通过理论模型研究熔区的拓展情况和熔区的最高温度情况，但是这类模型在设计之时，将输入的电压作为恒定值进行考虑。但在实际的生产过程中，电压的输出往往是不恒定的，例如在焊接的初始阶段，想要让电压升至39.5V需要一定的时间，同时在恒压焊接阶段，其电压也不能保证一直为39.5V，往往会在38-41V之间波动。这导致这类模型虽然可以预测与推断熔区的拓展情况，但往往只用于设计阶段的预测，无法用于实施分析焊接过程温度场。

鉴于以上的技术问题，提出可以实时反映焊接进行时熔区拓展情况的技术是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法。

为解决技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种基于电熔接头实时温度场数据的熔区控制方法，包括以下步骤：

(1)利用焊接参数构建电熔接头的温度场计算模型；

所述焊接参数包括：电阻丝的根数N、电熔管件的公称直径d_n、电阻丝的埋线深度L_deep、电阻丝直径D_r、管材标准尺寸比SDR、电熔管件的材料参数；