用于产生拉伸试验试样的方法和模板 技术领域 本发明大体上涉及热熔塑料管接头的质量试验， 且更明确地说， 涉及一种产生试 样的方法和模板， 所述试样可用于当管铺设在野外时试验管接头的性质， 例如拉伸强度和 延性。
背景技术
塑料管 ( 例如由中密度或高密度聚乙烯制成的管 ) 可通过各种方法接合， 一种常 见的接合方法为熔接对接。这种方法的过程包含 ： 将待熔接的管插入专门设计的熔接机 中， 所述熔接机将所述管相互轴向对齐且固持， 且使管端相邻 ； 将管牢固地夹持在熔接机的 钳口内 ； 清洁待熔接的管端 ； 表面加工管端以确保干净正方形管端， 所述管端具有适合于 热熔的曝露材料 ； 将管端加热适当时间 ； 和接着在压力下接合经加热管端且允许冷却熔接 管。
管线的整体性和有用性需要具有可接受机械性能质量的高质量熔接接头。因此， 已设计拉伸试验方法， 所述方法希望确保管线构造质量为可合理预期通过了管线设计用途 的最终试验。不幸的是， 现有大多数拉伸试验方法需要的器械和装置不适合野外使用。因 此， 拉伸试验试样用于实验室试验方法且通常在非便携式机床上产生。
已设计一些破坏性野外试验方法用来在管线生产中检查熔接接头的机械性能。 最 常见的生产中试验方法是 “反曲” (bend back) 试验。在 “反曲” 试验中， 从管的熔接接头和 与接头相邻的截面中抽取材料条带。 所述抽取条带沿一方向弯曲以使得将最大拉伸应力和 压缩弯曲应力施加到条带的源于所述管的外径和内径的部分。根据这种试验， “良好” 的接 头是在弯曲后表现出良好结合整体性的接头。 如果可行， 条带通常是空气弯曲的， 但是如果 需要较多力来弯曲条带到所需程度， 则可能应用器具。
可改变 “反曲” 条带的所需长度， 且对于较大管壁厚度， 弯曲条带所需的力变大， 失 效防护变得较难， 且方法变得不安全且成本过高。 另外， 施加到熔接接头上的应力水平很大 程度上依赖于例如弯曲半径和用于弯曲条带的工具类型的不受控制或未知因素。 这些变化 导致就通过这种试验的意义而言的不确定性。 此外， 对于需要试验较长管条带的较大管径， 施加合适弯曲试验负载所需管条带的材料成本可能相当昂贵。
所以， 本发明的目的在于提供一种便于从熔接接头高效且精确地抽取高质量拉伸 试验试样的方法和模板。 本发明的另一目的在于提供一种便于快速野外评估熔接接头的质 量的方法和模板。 本发明的又一目的在于提供一种确保在拉伸试验中试样的失效将发生在 接头处的方法和模板。 本发明的又一目的在于提供一种产生可定性地与由管材料制成的样 本和 / 或与预定定性标准比较以确定可接受性的的拉伸试验结果的方法和模板。本发明的 又一目的在于提供一种需要为破坏性试验抽取比 “反曲” 试验少的管材料的方法和模板。 发明内容
根据本发明， 提供一种用于从塑料管产生拉伸试验试样的方法。所述方法包括穿过管的壁钻出一阵列的孔的步骤。所钻出阵列限定试样的直线可连接点对点图案。本发明 还包括用往复锯切出直线切口的步骤。切口连接试样的图案中的所述阵列的孔， 从而将试 样与管分离。
试样限定阵列的孔关于一对相交轴线而对称地布置， 一条轴线与管的外表面相切 且另一轴线沿管的外表面是纵向的。优选的是， 试样限定阵列的孔限定关于切向轴线和纵 向轴线而对称的蝴蝶结状试样， 且切向轴线位于在管的熔接截面之间的界面的平面内。
所述方法还可以包括将模板铺设在管的外表面上的步骤。 穿过模板的一阵列的孔 限定试样的直线可连接点对点图案。 在如此将模板定位在管上后， 在下一步骤中， 模板孔用 于引导穿过管钻出所述阵列的图案孔。此后， 所述方法包括在切出直线切口前从管移除模 板的步骤。
所述方法还可以包括在切割试样前穿过管的壁且在试样的图案内钻出至少两个 额外孔的额外步骤。这些额外孔定向成便于沿试样的最窄横截面向抽取试样施加拉力。
用于从塑料管产生拉伸试验试样的模板具有板， 所述板形成稳定对接在管的外表 面上的轮廓。例如， 轮廓可以是将板的纵向轴线与管的纵向轴线对齐的 V 形槽。穿过板的 一阵列的孔限定试样的直线可连接点对点图案。 穿过所述板且在试样的图案内的至少两个 额外孔定向成便于在试样的最窄横截面向抽取试样施加实验拉力。 试样限定阵列的孔可以 关于一对相交轴线布置成对称定向， 当板稳定对接在管上时， 一条轴线与管的外表面相切 且另一轴线沿管的外表面是纵向的。所述阵列的对称定向使得可以产生对称试样。至少两 个额外孔可以横跨切向轴线且沿纵向轴线布置成对称定向。 这些孔的对称定向与试样的对 称性配合而允许将试验拉力对称施加到试样。所述板设有起伏结构以容纳焊道， 焊道通过 沿着管的熔接界面平面熔接管而形成在管的外表面上。切向轴线位于界面平面内， 以使得 所述板可以稳定对接在管上， 即使焊道处的接头的外径大于管的外径还是如此。试样限定 阵列的孔和额外对称孔各自可以配备有硬化钻套。
上述方法中的任何方法可以进一步优选包括在钻孔前将模板紧固到管的外表面 的步骤。 例如， 如果穿过模板提供至少两个额外孔， 那么可以通过推入穿过额外孔插入到管 内的螺杆完成所述紧固步骤。
在第二实施例中， U 形螺栓可紧固模板产生对称拉伸强度试样。模板具有形成稳 定对接在管的外表面上的轮廓的板。优选的是， 所述轮廓是将板的纵向轴线与管的纵向轴 线对齐的阶梯锥形 V 形槽。
穿过板的一阵列的孔限定试样的直线可连接蝴蝶结状图案。 试样限定阵列的孔关 于一对相交轴线而对称地布置， 当板稳定对接在管上时， 一条轴线与管的外表面相切且另 一轴线沿管的外表面是纵向的。所述阵列的对称定向使得可以产生对称试样。试样图案的 蝴蝶结状部分可以通过所述阵列的两个或四个孔而限定。
定向在试样的图案中且延伸穿过板的至少两个额外孔便于试样上定位位点， 在所 述位点处， 拉力可以在图案的蝴蝶结状部分的最窄横截面处施加到试样。额外孔可以从切 向轴线对称移位且位于纵向轴线上。 这些孔的对称定位与试样的对称性配合而允许将试验 拉力对称施加到试样。
模板可以使用通过板的两对孔而紧固到管。优选的是， 每对孔位于图案外且横跨 图案， 所述孔对定向成容纳 U 形螺栓以便于夹紧板轮廓而抵靠管。或者， 模板可以使用通过板的孔而紧固到管， 优选的是， 在图案的外部且在图案的纵长对端上并容纳固持板轮廓而 抵靠管的螺杆的一对孔。模板可以设有允许使用 U 形螺栓和螺杆的孔。
板设有起伏结构以容纳焊道， 焊道沿管的熔接界面平面通过熔接过程而形成于管 的外表面上。 切向轴线位于界面平面内， 以使得板可以稳定对接在管上， 即使焊道处的接头 的外径大于管的外径还是如此。
在第三实施例中， 可通过螺杆或 U 形螺栓紧固到管的模板产生不对称拉伸强度试 样。如果模板具有横跨 4 孔蝴蝶结的两个拉力孔且将旋紧到管时， 四个蝴蝶结状孔优选地 经对齐， 以使得关于起伏结构在切向轴线每侧上各有两个孔， 而切向轴线的一侧上的四个 孔中的两个相对齐。如果模板具有横跨 4 孔蝴蝶结的两个拉力孔且将使用 U 形螺栓旋紧到 管时， 四个蝴蝶结状孔优选地经对齐， 以使得关于起伏结构在切向轴线每侧上各有两个孔， 而切向轴线一侧上的四个孔中的两个相对齐， 且板将具有凹处以用于当螺栓完全插入到螺 栓的各对孔中时容纳 U 形螺栓的相交部分。
结合第二实施例和第三实施例使用的方法包括穿过管的壁钻出一阵列的孔的步 骤。所钻出阵列限定试样的直线可连接点对点图案。所述方法还包括用往复锯切出直线切 口的步骤。切口连接试样的图案中的所述阵列的孔， 从而将试样与管分离。 试样限定阵列的孔关于一对相交轴线而对称地布置， 一条轴线与管的外表面相切 且另一轴线沿管的外表面是纵向的。优选的是， 试样限定阵列的孔限定关于切向轴线和纵 向轴线而对称的蝴蝶结状试样， 且切向轴线位于管的熔接截面之间的界面的平面内。
可以通过将模板铺设在管的外表面上的步骤便于实现所述方法。 模板限定用于试 样的直线可连接点对点图案的所述阵列的孔的位置。在如此将模板定位在管上后， 模板孔 用于引导穿过管钻出所述阵列的图案孔。在钻出所述阵列的图案孔后， 所述方法包括在切 出直线切口前从管移除模板的步骤。
所述方法还可以包括在切割试样前穿过管的壁且在试样的图案内钻出至少两个 额外孔的额外步骤。这些额外孔定向成便于沿试样的最窄横截面将拉力施加到抽取试样。 在这种情况下， 如果通过使用模板而便于实现所述方法， 模板还将限定拉力孔的位置以在 从管移除模板之前引导穿过管钻出拉力孔。
所述方法可以进一步优选包括在钻孔前使用螺杆或 U 形螺栓将模板紧固到管的 外表面的步骤。
附图说明
通过阅读以下具体实施方式以及参看附图， 本发明的其他目的和优点将变得显而 易见 ：
图 1 是拉伸试验试样模板的第一实施例的透视图 ；
图 2 是图 1 的模板的底部的平面图 ；
图 3 是图 1 的拉伸试验试样模板的侧视立视图 ；
图 4 是图 1 的拉伸试验试样模板的顶部的平面图 ；
图 5 是图 1 的拉伸试验试样模板的端视图 ；
图 6 是安装在管上的图 1 的拉伸试验试样模板的端视图 ；
图 7 是沿图 6 的线 7-7 而截取的横截面图 ；图 8 是安装在管上的图 1 的拉伸试验试样模板的侧视立视图 ；
图 9 是安装在管上的图 1 的拉伸试验试样模板的顶部的平面图 ；
图 10 是说明使用图 1 的拉伸试验试样模板的方法的步骤的透视图 ；
图 11 是说明使用图 1 的拉伸试验试样模板的方法的另一步骤的透视图 ；
图 12 是说明使用图 1 的拉伸试验试样模板的方法的又一步骤的透视图 ；
图 13 是通过本发明的方法从管接头得到的对称拉伸试验试样的俯视平面图 ；
图 14 是图 13 的试样的端视图 ；
图 15 是图 13 的试样的侧立视图 ；
图 16 是图 13 的试样的另一端视图 ；
图 17 是沿图 13 的线 17-17 而截取的横截面图 ； 图 18 是拉伸试验试样模板的第二 实施例的透视图 ；
图 19 是图 18 的模板的底部的平面图 ；
图 20 是图 18 的拉伸试验试样模板的侧视立视图 ；
图 21 是图 18 的拉伸试验试样模板的顶部的平面图 ；
图 22 是图 18 的拉伸试验试样模板的端视图 ； 图 23 是安装在较小直径管上的图 18 的拉伸试验试样模板的顶部的平面图 ；
图 24 是沿图 23 的线 24-24 而截取的横截面图 ； 图 25 是沿图 23 的线 25-25 而截 取的横截面图 ；
图 26 是安装在较大直径管上的图 18 的拉伸试验试样模板的顶部的平面图 ；
图 27 是沿图 26 的线 27-27 而截取的横截面图 ； 图 28 是沿图 26 的线 28-28 而截 取的横截面图 ；
图 29 是拉伸试验试样模板的第三实施例的透视图 ；
图 30 是图 29 的模板的底部的平面图 ；
图 31 是图 29 的拉伸试验试样模板的侧视立视图 ；
图 32 是图 29 的拉伸试验试样模板的顶部的平面图 ；
图 33 是图 29 的拉伸试验试样模板的端视图 ；
图 34 是安装在较小直径管上的图 29 的拉伸试验试样模板的顶部的平面图 ；
图 35 是沿图 34 的线 35-35 而截取的横截面图 ； 图 36 是沿图 34 的线 36-36 而截取 的横截面图 ； 图 37 是安装在较大直径管上的图 29 的拉伸试验试样模板的顶部的平面图 ；
图 38 是沿图 37 的线 38-38 而截取的横截面图 ； 图 39 是沿图 37 的线 39-39 而截 取的横截面图 ；
图 40 是通过本发明的方法从管接头得到的不对称拉伸试验试样的透视图 ；
图 41 是图 40 的试样的俯视平面图 ；
图 42 是图 40 的试样的端视图 ；
图 43 是图 40 的试样的侧视立视图 ；
图 44 是图 40 的试样的端视图 ； 和
图 45 是沿图 40 的线 45-45 而截取的横截面图。
虽然将结合本发明的优选实施例描述本发明， 但是应了解， 并不希望将本发明限 制为那些实施例或附图中说明的部分的构造或布置的详情。
具体实施方式
模板的第一实施例
参看图 1 到图 12， 说明用于从塑料管 P 或从塑料管 P 的熔接接头 J 产生图 13 到图 17 所见的拉伸试验试样 80 的模板 10 的旋紧到位的对称安装实施例。模板 10 在管径和组 成物的广泛范围内适用， 但是特别适用于中密度或高密度聚乙烯管。
模板 10 是使用例如适合于机械加工的市售铝或钢的材料的相对厚板而形成。模 板 10 具有在使用时将对接到管 P 的外表面上的基座 11。只要模板 10 在固持而抵靠管 P 时 为稳定对齐， 基座 11 的轮廓就可以是各种形状。
如图所示， 基座 11 具有在横截面中垂直于模板 10 的纵向轴线 15 的 V 形槽 13。因 此， 当模板 10 在稳定条件下对接到管 P 上时， 管纵向轴线 L 和模板纵向轴线 15 平行。如图 所示， V 形槽 13 具有允许模板 10 以管 P 的弯曲部分为中心的阶梯状管接触表面 17。阶梯 17 可配置为由于阶梯的抓紧效果而进一步将模板 10 稳固在管 P 上， 或允许同一模板 10 用 于不同直径的管 P。
基座 11 中的起伏结构 19 垂直于模板 10 的纵向轴线 15 延伸。起伏结构 19 允许 模板 10 以熔接接头 J 的焊道 B 为中心， 但是不管是否存在熔接接头 J， 都不阻止模板 10 附 着到沿管 P 的任何位置。
模板 10 具有穿过模板 10 的一阵列的孔 21 和 23， 这些孔 21 和 23 将模板 10 中的 图案 25 限定为拉伸试验试样 80 的所需形状。这些孔 21 和 23 是通过往复锯切出的锯切口 的起点和终点。如图所示， 将各个孔 21 和 23 的中心作为限定点， 孔 21 和 23 以阵列排列以 限定直线可连接点对点图案 25。所示图案 25 具有关于模板 10 的纵向轴线 15 和起伏结构 轴线 27 对称的蝴蝶结形状。 如图所示， 阵列的四个孔 23 允许操作员形成试样 80 的外 “角” ， 并且阵列的两个孔 21 允许操作员将 “角” 连接到蝴蝶结状试样 80 的最窄横截面 81。如图 所示， 最窄横截面孔 21 在蝴蝶结状试样的中心对齐。如图所示， 阵列的各个孔 21 和 23 配 备有硬化钻套 29， 硬化钻套 29 将精确引导由手摇钻驱动的钻头。钻套 29 确保在钻孔期间 产生的孔 21 和 23 将相互平行到密切精密度且降低模板 10 的磨损。
额外孔 31( 如图所示的具有与试样阵列的孔 21 和 23 直径相同的两个孔 31) 在图 案 25 的范围内延伸穿过模板 10。额外孔 31 将用于与拉伸试验装置相关的插销与 U 形钩 布置中以将拉力施加到试样 80。在所示的两个额外孔配置中， 孔 31 以图案的纵向轴线 15 为中心且对称地横跨起伏结构轴线 27， 以使得拉力将均匀地施加到试样 80 的窄横截面 81。 如图所示， 额外孔 31 也各自配备有硬化钻套 29。
在使用中， 优选的是， 将模板 10 暂时地贴附到管 P。如图所示， 通过使用对称地横 跨起伏结构 19 且在模板 10 的纵向中心线 15 上对齐的安装孔 33( 如图所示， 延伸穿过模板 10 的两个孔 33) 完成此贴附。粗螺纹木螺杆可以穿过孔 33 推入到管 P 中以临时将模板 10 紧固到位。如图所示， 安装孔 33 在试样图案 25 的范围的外部。然而， 安装孔 33 的确切位 置和数量并不重要。孔 33 只需要作为木螺杆的导孔， 所述木螺杆推入到管 P 中以在钻出试 样图案孔 21 和 23 以及拉力孔 31 时牢固地固持模板 10 而抵靠管 P 且锚固模板 10。
模板的第二实施例
第一实施例模板 10 使用螺杆将模板牢固地固定到待试验管的外表面。在管壁厚且 / 或直径大时， 管的结构相当稳定， 则此方法效果良好。此方法充分起作用而将模板稳固 到产生精确钻孔试样所必需的程度。 较小管缺乏必需硬度且在钻孔时易于从钻头的方向移 位， 从而可能在试样中导致扭曲的孔阵列， 以致于钻出的孔并非如所需般精确对齐。U 形螺 栓布置将试验中的管封包且使所述管与模板的稳定轮廓牢固接触。U 形螺栓在 U 形螺栓的 端部具有螺纹， 螺纹螺帽用于将螺栓旋紧而抵靠管， 从而使管与模板牢固接触。这些 U 形螺 栓还有助于在钻孔时使管保持管的形状。
参看图 18 到图 28， 说明用于从塑料管 P 或从塑料管 P 的熔接接头 J 产生最佳如图 13 到图 17 所见的拉伸试验试样 80 的模板 210 的 U 形螺栓对称安装实施例。模板 210 在管 径和组成物的广泛范围内适用， 但是特别适用于较小直径中密度或高密度聚乙烯管。
模板 210 是使用例如适用于机械加工的市售铝或钢的材料的相对厚板而形成。模 板 210 具有在使用时将对接到管 P 的外表面上的基座 211。只要模板 210 在固持而抵靠管 P 时为稳定对齐， 基座 211 的轮廓就可以是各种形状。
如图所示， 基座 211 具有在横截面中垂直于模板 210 的纵向轴线 215 的 V 形槽 213。 因此， 当模板 210 在稳定条件下对接到管 P 上时， 管纵向轴线 L 和模板纵向轴线 215 平行。 如图所示， V 形槽 213 具有允许模板 210 以管 P 的弯曲部分为中心的阶梯状管接触表面 217。 阶梯 217 可配置为由于阶梯的抓紧效果而进一步将模板 210 稳固在管 P 上， 或允许同一模 板 210 用于不同直径的管 P。 基座 211 中的起伏结构 219 垂直于模板 210 的纵向轴线 215 延伸。最佳如图 23 和图 26 中所见， 起伏结构 219 允许模板 210 以熔接接头 J 的焊道 B 为中心， 但是不管是否 存在熔接接头 J， 都不阻止模板 210 附着到沿管 P 的任何位置。
再次参看图 18 到图 22， 模板 210 具有穿过模板的一阵列的孔 221 和 223， 这些孔 221 和 223 将模板 210 中的图案 225 限定为拉伸试验试样 80 的所需形状， 最佳如图 13 到图 17 中所见。这些孔 221 和 223 是通过往复锯切出的锯切口的起点和终点。如图所示， 将各 个孔 221 和 223 的中心作为限定点， 孔 221 和 223 以阵列排列以限定直线可连接点对点图 案 225。所示图案 225 具有关于模板 210 的纵向轴线 215 和起伏结构轴线 227 对称的蝴蝶 结形状。如图所示， 阵列的四个孔 223 允许操作员形成试样 80 的外 “角” ， 并且阵列的两个 孔 221 允许操作员将 “角” 连接到图案 225 的最窄横截面以形成试样 80 的蝴蝶结形状。最 佳如图 19 中所见， 最窄横截面孔 221 在起伏结构轴线 227 上对齐， 所述起伏结构轴线 227 与纵向轴线 215 垂直， 将与管 P 相切且在蝴蝶结状图案 225 的中心。如图所示， 阵列的各个 孔 221 和 223 配备有硬化钻套 229， 硬化钻套 229 将精确引导由手摇钻驱动的钻头。钻套 29 确保在钻孔期间产生的孔 221 和 223 将相互平行到密切精密度且降低模板 210 的磨损。
额外孔 231( 如图所示的具有与试样阵列的孔 221 和 223 直径相同的两个孔 231) 在图案 225 的范围内延伸穿过模板 210。额外孔 231 将用于与拉伸试验装置相关的插销与 U 形钩布置中以将拉力施加到使用模板 210 而形成的模板 80。在图 19 中所示的两个额外 孔配置中， 孔 231 以图案的纵向轴线 215 为中心且对称地横跨起伏结构轴线 227， 以使得拉 力将均匀地施加到试样 80 的窄横截面 81， 如图 13 中所见。如图所示， 额外孔 231 也各自配 备有硬化钻套 229。
参看图 23 到图 25， 优选的是， 当与较小直径管一起使用时， 使用一对 U 形螺栓 401 和 403 将模板 210 暂时地贴附到管 P。提供穿过板的两对孔 405 和 407。每对孔 405 和 407
位于图案 225 的外部并横跨图案 225。两对孔 405 和 407 定向为容纳 U 形螺栓 401 和 403， 以将板的基座 211 的轮廓紧固而抵靠管 P。如图所示， 由所述阵列的孔 221 和 223 形成的图 案 225 关于相交的切向轴线 227 和纵向轴线 215 对称。两个额外孔 231 从切向轴线 227 对 称地移位， 并位于纵向轴线 215 上。每对 U 形螺栓孔 405 和 407 对称地横跨纵向轴线 215， 并位于平行于切向轴线 227 的轴线 411 和 413 上。如图所示， 每对孔 405 和 407 在起伏结 构 219 内部且从切向轴线 227 对称地移位。起伏结构 219 具有凹处 415 和 417， 以用于容纳 当螺栓 401 和 403 完全插入到各对孔 405 和 407 中时 U 形螺栓 401 和 403 的相交部分。
最佳如图 24 和图 25 中所见， 当模板 210 的这个对称实施例与较小管 P 一起使用 时， 对称性允许模板 210 通过将诸对螺帽 421 和 423 旋紧到各自的 U 形螺栓 401 和 403 上 而牢固地紧固到管 P。此外， 可以提供穿过模板 210 的两个孔 233， 所述两个孔 233 对称地 横跨起伏结构 219 且在模板 210 的纵向中心线 215 上对齐。粗螺纹木螺丝 235 可以穿过孔 233 推入到管 P 中， 以进一步将模板 210 紧固到位。如图所示， 安装孔 233 在试样图案 225 的范围的外部。然而， 安装孔 233 的确切位置和数量并不重要。孔 233 只需要作为木螺杆 235 的导孔， 所述木螺杆 235 推入到管 P 中以在钻出试样图案孔 221 和 223 以及拉力孔 231 时牢固地固持模板 210 而抵靠管 P 且锚固模板 210。 参看图 26 到图 28， 优选的是， 当与较大直径管一起使用时， 只使用粗螺纹木螺杆 235 将模板 210 暂时地贴附到管 P。最佳如图 27 和图 28 中所见， 如果 U 形螺栓 401 和 403 不用于将模板 210 紧固到管 P， 那么旋紧诸对螺帽 421 和 423 以使用位于起伏结构 219 的凹 处 415 和 417 中的螺栓 401 和 403 的相交部分将 U 形螺栓 421 和 423 紧固到模板 210。当 管 P 完全定位而抵靠模板 210 的基座 211 的轮廓时， 凹处 415 和 417 的深度足以提供用于 螺栓 401 和 403 的相交部分的间隙。
用于产生对称试样的方法
用于从塑料管 P 产生拉伸试验试样 80 的方法包含以下步骤 ： 穿过管 P 的壁钻出一 阵列的孔 21 和 23， 以限定用于试样 80 的直线可连接点对点图案 25 ； 在试样 80 的图案 25 中穿过管 P 的壁钻出至少两个额外孔 31， 以便于将拉力在试样 80 的最窄横截面 81 处施加 到试样 80 ； 和用往复锯切出直线切口 35 和 37， 切口 35 和 37 连接试样 80 的图案 25 中的所 述阵列的孔 21 和 23， 以分离试样 80 与管 P。
参看图 11 到图 17 并使用图 1 到图 10 的第一实施例模板 10， 所述方法可快速并准 确地应用到野外。在熔接过程的地理位置处， 所述方法包含以下步骤 ： 将模板 10 铺设于管 P 的外表面上 ； 使用模板孔 21、 23 和 31 引导穿过管 P 钻出一阵列的试样孔 91、 93 和额外孔 95 ； 和在使切口 35 和 37 连接试样 80 中的图案孔 91 和 93 之前， 将模板 10 从管 P 移除。钻 孔前， 模板 10 可紧固到管 P 的外表面， 如通过穿过模板安装孔 33 推入螺杆。
参看图 11 到图 17 和图 23 到图 28 且使用图 18 到图 22 的第二实施例模板 10， 所 述方法可快速并准确地应用到野外。 在熔接过程的地理位置处， 所述方法包含以下步骤 ： 将 模板 210 铺设于管 P 的外表面上 ； 使用模板孔 221、 223 和 231 引导穿过管 P 钻出一阵列的 试样孔 91、 93 和额外孔 95 ； 和在使切口 35 和 37 连接试样 80 中的图案孔 91 和 93 之前， 将 模板 210 从管 P 移除。钻孔前， 模板 210 可紧固到管 P 的外表面， 如通过使用穿过诸对模板 螺栓孔 405 和 407 插入并用螺帽 421 和 423 紧固的 U 形螺栓 401 和 403。
在铺设步骤中， V 形槽 13 对齐模板 10 或 210 纵向轴线 15 或 215 和管纵向轴线 L，
如果试样 80 将取自管 P 的熔接接头 J 处， 那么在试样 80 的最窄横截面 81 处的模板孔 21 或 221 视觉上地在位于模板 10 或 210 上的起伏结构 19 或 219 中的熔接焊道 B 之间的熔接 界面的平面上对齐。在紧固步骤中， 螺丝刀可用以将粗螺纹木螺杆穿过模板 10 或 210 的安 装孔 33 或 233 安装到待试验管 P 中。螺杆将模板 10 或 210 牢固地但暂时地附着到管 P 的 外表面。 具有用于适应往复锯条的宽度的适当直径的钻头的手摇钻用以钻出试样图案孔 21 和 23 或 221 和 223 以及拉力孔 31 或 231。沟底直径和长度用以当完全啮合管 P 时将钻孔 管碎片和碎屑排出模板 10 或 210 的上表面的麻花钻头对于钻出孔 21、 23 和 31 或 221、 223 和 231 和对管 P 钻孔是优选的。 模板 10 或 210 引导钻头穿过硬化钻套并进入和穿过管 P 的 壁。螺丝刀再次用以将木螺杆从管 P 解除并移除模板 10 或 210。手持式往复锯可用以切出 连接管 P 中的外部孔或试样图案孔 91 和 93 的切口 35 和 37， 从而以将插销和 U 形钩孔 95 完整地留在试样 80 的范围内并分离待试验试样 80 与管 P。优选的是， 从中心孔 91 到角孔 93 而在管 P 中切出锯切口 35， 并接着从角孔 93 到角孔 93 平行于焊道 B 之间的熔接平面而 切出两个最终切口 37， 最终切口 37 将试样 80 从管 P 脱离出来。试样 80 准备载入到适用于 由单一操作员野外使用的现场拉伸试验装置， 诸如手动抽吸、 液压致动拉伸试验机。 操作员 接着将试样 80 从拉伸试验装置移除且检查失效表面， 以在比较使用相同模板 10 或 210 和 方法制备的基本管失效的基础上或在其他预定标准的基础上确定接头 J 的质量。因此， 整 个试验过程可由单一操作员使用上述工具现场完成。 模板 10 或 210 和方法允许从管 P 或从管 P 的熔接接头 J 高效并精确地抽取若干 高质量的拉伸试样 80。在用于熔接接头 J 的质量的快速野外评估的野外适宜、 良好控制且 独立的拉伸试验装置中试验试样 80 的失效。试样 80 的窄蝴蝶结状图案确保拉伸试验中试 样 80 的失效将发生在试样 80 的最窄截面 81 处。如果试验接头 J， 那么最窄横截面 81 可以 在视觉上与接头 J 对齐， 以确保将试验的是接头 J。
拉伸试验的结果可以定性地与由基本管材料制成的样品比较和 / 或与预定定性 标准比较以确定可接受性而评估。 这些定性标准可以通过与实验室拉伸试验的相关性或在 其他合理基础上确立。这种定性试验对于已知现场破坏性试验来说是不可能的。
这种破坏性试验消耗的材料根据模板 10 或 210 的长度来合理地估计， 因此， 在很 多情况下， 实质上消耗的材料少于已知破坏性试验 ( 诸如 “反曲” 试验 ) 中消耗的材料。
模板 10 或 210 的起伏结构 19 或 219 横跨过量熔接材料的焊道 B， 在熔接过程的接 合操作期间， 过量熔接材料被挤出接头界面， 以使得模板 10 或 210 中的试样图案 25 或 225 的最窄横截面可精细地与熔接平面对齐。这样确保试样 80 的最窄横截面 81 在管 P 的熔接 区域中。
这种用于野外试验的方法和模板 10 或 210 提供快速且权威的定性结果， 而不将繁 重的时间或材料成本强加于操作员。
模板的第三实施例
参看图 29 到图 33， 说明用于从塑料管 P 或从塑料管 P 的熔接接头 J 产生最佳如图 40 到图 45 所见的拉伸试验试样 380 的模板 310 的 U 形螺栓不对称安装实施例。模板 310 在管径和组成物的广泛范围内适用， 但特别适用于较小直径中密度或高密度聚乙烯管。
必须说明位于两个熔接管的界面平面中的具有单一减小的截面的试样孔阵列剖 面， 以便提供关于接头质量的有意义的估计。尽管由高质量基本管的单一棒制成的拉伸试
样将总是在减小面积处以延性方式出现失效， 但是在管接头处制备的拉伸试样呈现多种可 能性。最差的接头将在拉伸载荷下突然断开， 从而留下光滑分离面且不显示有关熔接的管 端之间的内聚力的任何迹象。 最佳接头将在突然断开之前显示相当于基本管材料的延性水 平。 多数接头显示这些极端条件之间的特性， 所以， 所述方法的使用者必需参考预先建立的 标准， 以便判断特定熔接接头的性能是否为可接受的。
为了进行与试样的设计所固有的基本管的比较， 改进的试样 380 提供两个成行的 减小的截面， 所述截面的宽度有可能相同但不一定相同， 其中拉力施加孔横跨这些减小的 截面。 可通过将拉伸载荷施加到串联的截面并接着确定哪一横截面先出现失效来确定较强 的连接。通过调整基本管横截面的最窄宽度 ( 即， 在基本管上对齐的蝴蝶结状孔 622 之间 的空间 )， 可以改变在接头 J 上对齐的蝴蝶结状孔 621 之间的最窄熔接横截面 381 的性能标 准。例如， 如果基本管横截面为熔接接头横截面 381 的面积的 90％， 并且基本管中发生失 效， 那么接头 J 具有邻近接头 J 的基本管的至少 90％的显示强度。
因此， 通过改变试样限定阵列孔之间的间距， 从而调整减小的或蝴蝶结状截面的 宽度， 可以对拉伸试验试样进行数值强度比较设计， 而甚至不需要定性判断。
模板 310 是使用例如适用于机械加工的市售铝或钢的材料的相对厚板形成。模板 310 具有基座 311， 在使用模板 310 时， 基座 311 将对接到管 P 的外表面上。只要模板 310 在固持而抵靠管 P 时为稳定对齐， 基座 311 的轮廓可采用各种形状。
如图所示， 基座 311 具有在横截面中垂直于模板 310 的纵向轴线 315 的 V 形槽 313。 因此， 当模板 310 在稳定条件下对接到管 P 上时， 管和模板纵向轴线 L 和 315 平行。如图所 示， V 形槽 313 具有允许模板 310 以管 P 的弯曲部分为中心的阶梯状管接触表面 317。阶梯 317 可配置为由于抓紧效果而进一步将模板 310 稳固在管 P 上， 或允许同一模板 310 用于不 同直径的管 P。
基座 311 中的起伏结构 319 垂直于模板 310 的纵向轴线 315 延伸， 并以偏离模板 310 的中心轴线 326 的切向轴线 327 为中心。最佳如图 34 到图 37 中所见， 偏置起伏结构 319 可以熔接接头 J 的焊道 B 为中心， 但不管是否存在熔接接头 J， 都不阻止模板 310 附着 到沿管 P 的任何位置。
返回参看图 29 到图 33， 模板 310 具有穿过模板 310 的一阵列的孔 321、 322 和 323， 这些孔 321、 322 和 323 将模板 310 中的图案 325 限定为拉伸试验试样 380 的所需形状， 最 佳如图 40 到图 45 中所见。这些孔 321、 322 和 323 是通过往复锯切出的锯切口的起点和终 点。如图所示， 将各个孔 321、 322 和 323 的中心作为限定点， 孔 321、 322 和 323 以阵列排列 来限定直线可连接点对点图案 325。 所示图案 325 具有蝴蝶结形状， 所述蝴蝶结形状关于具 有在图案中偏置的起伏结构 319 的模板 310 的纵向轴线 315 和切向轴线 326 对称。如图所 示， 阵列的四个孔 323 允许操作员形成试样 380 的外 “角” ， 并且， 阵列的四个孔 321 和 322 允许操作员将 “角” 连接到图案 325 的最窄横截面， 以形成试样 380 的蝴蝶结形状。最佳如 图 30 中所见， 最窄横截面孔 321 中的两个在垂直于纵向轴线 315 并将与管 P 相切的中心起 伏结构轴线 327 上对齐。其他两个最窄横截面孔 322 在垂直于纵向轴线 315 并将与管 P 相 切的另一轴线 328 上对齐。孔 322 不在起伏结构 319 内。如图所示， 阵列的各个孔 321、 322 和 323 配备有硬化钻套 329， 硬化钻套 329 将精确地引导由手摇钻驱动的钻头。钻套 329 确 保在钻孔期间产生的孔 321、 322 和 323 将相互平行到密切精确度， 并降低模板 310 的磨损。额外孔 331( 如图所示的具有与试样阵列的孔 321、 322 和 323 直径相同的两个孔 331) 在图案 325 的范围内延伸穿过模板 310。额外孔 331 将用于与拉伸试验装置相关的插 销与 U 形钩布置中以将拉力施加到使用模板 310 而形成的试样 380， 最佳如图 40 中所见。 在图 29 到图 33 中所示的额外孔配置中， 孔 331 以图案的纵向轴线 315 为中心且对称地横跨 蝴蝶结状图案 325 的中心轴线 326， 以使得拉力将均匀地施加到试样 380 的窄横截面 381。 如图所示， 额外孔 331 也各自配备有硬化钻套 329。
参见图 34 到图 36， 优选的是， 当与较小直径管一起使用时， 使用一对 U 形螺栓 501 和 503 将模板 310 暂时地贴附到管 P。提供穿过板的两对孔 505 和 507。每对孔 505 和 507 位于图案 325 的外部并横跨图案 325。两对孔 505 和 507 定向为容纳 U 形螺栓 501 和 503， 以将板的基座 311 的轮廓紧固而抵靠管 P。如图所示， 由所述阵列的孔 321、 322 和 323 形 成的图案 325 关于相交的切向轴线 326 和纵向轴线 315 对称。两个额外孔 331 从切向轴线 326 对称地移位， 并位于纵向轴线 315 上。每对 U 形螺栓孔 505 和 507 对称地横跨纵向轴线 315， 并位于平行于切向轴线 326、 327 和 328 的轴线 511 和 513 上。如图所示， 一对孔 505 在起伏结构 319 的外部， 并且另一对孔 507 在起伏结构 319 内。在切向轴线 326 的对边上 对称地移位两对孔 505 和 507。所述一对孔 505 在轮廓 313 中具有相关联的凹处 515， 并且 另一对孔在起伏结构 319 中具有相关联的凹处 517。凹处 515 和 517 具有足以在螺栓 501 和 503 完全插入到各对孔 505 和 507 中时容纳 U 形螺栓 501 和 503 的横截面的深度。
最佳如图 35 和图 36 中所见， 当模板 310 的这个不对称实施例与较小管 P 一起使 用时， 可用管接头 J 上的起伏结构 319 通过将诸对螺帽 521 和 523 旋紧到各自的 U 形螺栓 501 和 503 上而将模板 310 牢固地紧固到管 P。此外， 可提供穿过模板 310 的两个孔 333， 所述两个孔 333 对称地横跨中心切向轴线 326 并在模板 310 的纵向中心线 315 上对齐。粗 螺纹木螺杆 335 可以穿过孔 333 推入到管 P 中， 以进一步将模板 310 紧固到位。如图所示， 安装孔 333 在试样图案 325 的范围的外部。然而， 安装孔 333 的确切位置和数量并不重要。 孔 333 只需要作为木螺杆 335 的导孔， 所述木螺杆 335 推入到管 P 中， 以在钻出试样图案孔 321、 322 和 323 和拉力孔 331 时牢固地固持模板 310 而抵靠管 P 并锚固模板 310。
参看图 37 到图 39， 优选的是， 当与较大直径管一起使用时， 只使用粗螺纹木螺杆 335 将模板 310 暂时地贴附到管 P。最佳如图 38 和图 39 中所见， 如果 U 形螺栓 501 和 503 不用于将模板 310 紧固到管 P， 那么旋紧诸对螺帽 521 和 523 以使用位于螺栓各自的凹处 515 和 517 中的螺栓 501 和 503 的相交部分将 U 形螺栓 501 和 503 紧固到模板 310。当管 P 完全定位而抵靠模板 310 的基座 311 的轮廓时， 凹处 515 和 517 的深度足以提供用于螺栓 501 和 503 的相交部分的间隙。
试样限定阵列在这种试样布置中不需要关于切向轴线对称。如果切向轴线仍然 放置于熔接接头的界面平面 ( 在界面平面中， 样本从熔接接头产生而不是从基本管产生 ) 中， 那么尽管拉伸载荷施加孔仍将横跨切向轴线， 但拉伸载荷施加孔不需要关于所述轴线 对称。
如果基本管材料中的减小的截面的宽度为置放于接头界面中的减小的截面的宽 度的至少 “X” 倍， 那么接头的强度为基本管的强度的至少 “X” 倍。
用于产生不对称试样的方法
参看图 40 到图 45， 用于从塑料管 P 产生拉伸试验试样 380 的方法包含以下步骤 ：穿过管 P 的壁钻出一阵列的孔 621、 622 和 623， 以限定用于试样 380 的直线可连接点对点图 案 625 ； 在试样 80 的图案 625 中穿过管 P 的壁钻出至少两个额外孔 631， 以便于将拉力在试 样 380 的最窄横截面 681 处施加到试样 380 ； 和用往复锯切出直线切口 641、 643 和 645， 切 口 641、 643 和 645 连接试样 380 的图案 625 中的所述阵列的孔 621、 622 和 623， 以分离试样 380 与管 P。
使用本发明的模板 310， 所述方法可快速并准确地应用到野外。在熔接过程的地 理位置处， 所述方法包含以下步骤 ： 将模板 310 铺设于管 P 的外表面上 ； 使用模板孔 321、 322、 323 和 331 引导穿过管 P 的壁钻出一阵列试样孔 621、 622 和 623 和穿过管 P 钻出额外 孔 395。将模板 310 从管 P 移除， 并且切出切口 641、 643 和 645 以连接试样 380 中的图案 孔 621、 622 和 623。钻孔前， 模板 310 可紧固到管 P 的外表面， 如通过穿过模板螺杆安装孔 333 推入螺杆 335 或使用穿过诸对模板螺栓孔 505 和 507 而插入并用螺帽 521 和 523 紧固 的 U 形螺栓 501 和 503。
在铺设步骤中， V 形槽 313 对齐模板 310 纵向轴线 315 和管纵向轴线 L。如果试样 380 将取自管 P 的熔接接头 J 处， 那么模板孔 321 视觉上在位于模板 310 上的起伏结构 319 中的熔接焊道 B 之间的熔接界面的平面上在最窄横截面 381 处对齐。 在紧固步骤中， 螺丝刀 可用以将粗螺纹木螺杆 335 穿过模板 310 的安装孔 333 安装到待试验管 P 中， 或扳手用以 将螺帽 521 和 523 拧紧到 U 形螺栓 501 和 503 上。螺杆 335 或螺栓 501 和 503 将模板 310 牢固地但暂时地附着到管 P 的外表面。具有用以适应往复锯条的宽度的适当直径的钻头的 手摇钻用以钻出模板孔 321、 322 和 323 和拉力孔 331， 并钻到管 P 中以形成试样图案孔 621、 622 和 623 和拉力孔 631。 沟底直径和长度用以当完全啮合管 P 时将钻孔管碎片和碎屑排出 模板 310 的上表面的麻花钻头对于钻出孔 321、 322、 323 和 331 并钻入到管 P 中是优选的。 模板引导钻头穿过硬化钻套 329， 并进入和穿过管 P 的壁。 螺丝刀或扳手再次用以将木螺杆 335 从管 P 拧下， 或从螺栓 501 和 503 移除螺帽 521 和 523 并移除模板 310。手持式往复锯 可用以切出连接管 P 中的外部孔或试样图案孔 621、 622 和 623 的切口 641、 643 和 645， 从而 将插销和 U 形钩孔 631 完整地留在试样 380 的范围内并分离待试验试样 380 与管 P。优选 的是， 在管 P 中切出蝴蝶结状切口 641 和锯切口 643， 并接着平行于焊道 B 之间的熔接平面 在角孔 623 之间切出两个最终切口 645， 最终切口 645 使试样 380 从管 P 中脱离出来。试样 380 准备载入到适用于单一操作员野外使用的现场拉伸试验装置， 诸如手动抽吸、 液压致动 拉伸试验机。操作员接着将试样 380 从拉伸试样装置移除并检查失效表面， 以在比较使用 相同模板 310 和方法制备的基本管的失效的基础上或在其他预定准则的基础上确定接头 J 的质量。因此， 整个试验过程可由单一操作员使用上述工具现场完成。
因此， 很明显已提供根据本发明的用于产生拉伸试验试样的方法和模板， 所述方 法和模板完全满足上述目的、 目标和优点。 虽然本发明已结合特定实施例加以描述， 然而根 据前述描述， 许多替代、 修改和变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此， 希望包 含落在所附权利要求书的范畴内的所有这种替代、 修改和变化。