[發(fā)明專利]一種管壁裂紋擴(kuò)展速度測試裝置的測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810442083.8
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN108871963B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍?jiān)?/a>;李鶴;紀(jì)沖;高福銀;謝興博;毛益明;范磊;李興華;鐘明壽;程良玉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學(xué);中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

本發(fā)明公開了一種管壁裂紋擴(kuò)展速度測試裝置的測試方法，包括以下步驟：（1）用打磨機(jī)將安裝時(shí)間探針單元處的金屬管外壁面進(jìn)行表面拋光，將線型聚能切割器安裝在金屬管中心上，將時(shí)間探針單元沿管壁安裝位置纏繞金屬管，將加壓裝置與金屬管連通；（2）每個(gè)時(shí)間探針單元的一端通過電阻元件與穩(wěn)壓電源的正極連接，另一端與穩(wěn)壓電源負(fù)極連接；動態(tài)信號采集系統(tǒng)各通道信號輸入端分別與各電阻元件正極連接；動態(tài)信號采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)連接；（3）臺階式間隔停頓加壓；（4）繪出距離?速度曲線，得到裂紋擴(kuò)展到相應(yīng)位置時(shí)所對應(yīng)的裂紋擴(kuò)展區(qū)間速度。本發(fā)明的測試方法，通過利用斷裂信號在電阻上呈現(xiàn)電壓階躍信號，測試方法安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管壁裂紋擴(kuò)展速度測試裝置的測試方法，屬于氣體液體高壓管道輸送工程的技術(shù)與安全領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高壓輸氣管道在運(yùn)行過程中，因管內(nèi)壓力變化、管道材料疲勞或受損，以及外部作用等原因，導(dǎo)致管道在某處產(chǎn)生管壁裂紋進(jìn)而出現(xiàn)長距離擴(kuò)展，不僅會造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，還將形成地面人員傷亡、建筑物及設(shè)施破壞受損等災(zāi)難性事故。因此，為盡量減小損失、加快事故發(fā)生后的搶修進(jìn)程，國內(nèi)外廣泛開展了大口徑高壓金屬管道的裂縫形成及擴(kuò)展的力學(xué)行為研究。研究表明，結(jié)構(gòu)性止裂控制是輸氣金屬管道延性止裂的有效控制方法，而高壓金屬管爆破試驗(yàn)是研究結(jié)構(gòu)性止裂控制的重要手段。

輸氣金屬管內(nèi)加壓至目標(biāo)值是實(shí)施高壓金屬輸氣管氣壓爆破試驗(yàn)的前提和重要環(huán)節(jié)之一。裂紋在高壓氣體作用下沿管壁擴(kuò)展，同時(shí)裂口泄壓也導(dǎo)致減壓波在高壓管中傳播。通過測試裂紋在管壁上的擴(kuò)展速度和氣體減壓波在管內(nèi)的傳播速度、觀察裂紋的止裂位置，可對比分析確定金屬管的止裂韌性。因此，設(shè)計(jì)合理的氣金屬管內(nèi)加壓裝置和金屬管裂紋擴(kuò)展速度測試方法，是全尺寸爆破試驗(yàn)的關(guān)鍵問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種管壁裂紋擴(kuò)展速度測試裝置的測試方法，通過三類空氣壓縮裝置可將輸氣管內(nèi)的壓力加壓到目標(biāo)值，然后進(jìn)行管壁裂紋擴(kuò)展速度測試，安全高效。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種管壁裂紋擴(kuò)展速度測試裝置的測試方法，該測試裝置包括加壓裝置、與加壓裝置連通的高壓輸氣金屬管、若干個(gè)時(shí)間探針單元和動態(tài)信號采集系統(tǒng)，該加壓裝置包括將高壓氣體輸送到金屬管的高壓氣體輸送管、第一類空氣壓縮裝置、第二類空氣壓縮裝置和第三類空氣壓縮裝置，所述高壓氣體輸送管通過一級閥與金屬管連通，所述第一類空氣壓縮裝置安裝在高壓氣體輸送管上，所述高壓氣體輸送管末端設(shè)有三通轉(zhuǎn)換器，三通轉(zhuǎn)換器分別與第二類空氣壓縮裝置和第三類空氣壓縮裝置連接，在金屬管中心管壁上安裝有線型聚能切割器，所述時(shí)間探針單元纏繞在金屬管上，每個(gè)時(shí)間探針單元和一個(gè)電阻元件串聯(lián)成一個(gè)并聯(lián)支路，穩(wěn)壓電源給每個(gè)并聯(lián)支路供電，動態(tài)信號采集系統(tǒng)各通道分別采集每個(gè)并聯(lián)支路中電阻元件的電壓，動態(tài)信號采集系統(tǒng)輸出端與計(jì)算機(jī)連接，所述時(shí)間探針單元為直徑0.2 mm～0.8mm、長度為金屬管外壁面周長的漆包銅線，所述時(shí)間探針單元在管壁上的布置間距為0.25m～1.0m，時(shí)間探針單元中心位于初始裂紋所在的管壁母線上，時(shí)間探針單元繞金屬管截面180°安裝在金屬管外壁面上，垂直于管壁母線，包括以下步驟：

（1）用打磨機(jī)將安裝時(shí)間探針單元處的金屬管外壁面進(jìn)行表面拋光除銹，將線型聚能切割器安裝在金屬管中心上，與金屬管母線平行，將時(shí)間探針單元沿管壁安裝位置纏繞金屬管，然后用502膠固定，再用環(huán)氧樹脂粘貼膠將時(shí)間探針單元覆蓋，使其與管壁緊密粘連，將加壓裝置與金屬管連通；

（2）每個(gè)時(shí)間探針單元的一端通過電阻元件與穩(wěn)壓電源的正極連接，另一端與穩(wěn)壓電源負(fù)極連接；動態(tài)信號采集系統(tǒng)各通道信號輸入端分別與各電阻元件正極連接，接地端與各電阻元件負(fù)極連接；動態(tài)信號采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)連接；

（3）采用第一類空氣壓縮裝置加壓，當(dāng)管內(nèi)壓力小于等于2MPa時(shí)，按1MPa作為臺階值、暫停加壓15分鐘，再加壓至2MPa；當(dāng)管內(nèi)壓力大于2MPa時(shí)，按0.5MPa作為臺階值、暫停加壓10分鐘，直至加壓到4MPa；