[發明專利]基于可視化的恒荷載作用下管道點蝕聲學模擬測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202110178525.4
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112964791A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 張穎;叢蕊;張瀟;王雪琴;許世林;張延兵;陸鈺佳;屠佳欣
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/22;G01N17/02;G01N21/95;G01N3/12
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

基于可視化的恒荷載作用下管道點蝕聲學模擬測試裝置及方法，屬于管道損傷監測技術領域。該裝置中試件布置于支撐架上，試件的一端封閉，另一端連接管道，管道位于支撐架的夾板外端，管道上設置壓力表、閥門、水泵，且管道末端與水箱相連；所述的試件上設置腐蝕點，參比電極、輔助電極分別設置于腐蝕點的兩側，工作電極設置于腐蝕點處，參比電極、工作電極、輔助電極均與電化學檢測系統相連；所述的DIC高速顯微成像系統用于采集腐蝕點的圖像信息；所述的加熱線圈共兩個，分別設置于俯視點兩側的試件上；所述的聲發射傳感器設置于試件上，位于遠離注水管道的最外側，聲發射傳感器依次連接前置放大器和聲發射系統。

技術領域

本發明屬于管道損傷監測技術領域，涉及聲發射檢測技術，尤其涉及對管道腐蝕的聲發射監測應用。

背景技術

在工業生產的過程中，管道點蝕是一種常見的損傷形式，且點蝕外觀隱蔽，但是危害性巨大。它是管道應力腐蝕開裂的主要原因，導致巨大的經濟損失。管道的裂紋主要產生于應力集中的點蝕坑處，只有準確的了解點蝕坑的應力狀況與環境以及坑周圍環境，才能準確點蝕危害有充分了解。點蝕坑處應力變化，取決于點蝕的大小、深度、以及狀態變化。溫度升高也會加劇這一反應，最終導致管道使用年限達不到預期目標，最終造成嚴重的財產損失。聲發射作為常見的無損檢測方法，對試件點蝕形成以及擴展的過程十分敏感，是對試件點蝕聲信號進行連續監測的有效手段，通過一系列的聲發射數據可以實時解讀點蝕擴展情況，以此為基礎通過分析實驗獲得的點蝕聲發射信號，并提取其聲信號特征，作為現場監測管道恒載腐蝕多耦合作用下的點蝕坑變化依據。

現有的管道點蝕檢測方法模式較為單一，只針對某一特定條件工況變化，與真實復雜情況存在一定的差距，無法保證實驗的有效性。

發明內容

為準確獲取管道試件點蝕坑變化過程中的聲發射信號，研究恒載、腐蝕環境、溫度對點蝕坑的影響因素，本發明設計出對應的試驗環境，為科學研究管道點蝕開裂機理提供有效的方法，幫助解決工程實際問題提供依據。

為了實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

基于可視化的恒荷載作用下管道點蝕聲學模擬測試裝置，包括聲發射系統1、前置放大器2、聲發射傳感器3、試件4、支撐架5、參比電極6、DIC高速顯微成像系統7、工作電極8、輔助電極9、加熱線圈10、電化學檢測系統11、壓力表12、閥門13、水泵14、電動絲杠15和水箱16；所述的試件4布置于支撐架 5上，支撐架5能夠通過電動絲杠15帶動支撐架5兩端的夾板移動；試件4的一端封閉，另一端連接管道，管道位于支撐架5的夾板外端，管道上設置壓力表12、閥門13、水泵14，且管道末端與水箱16相連；所述的試件4上設置腐蝕點，參比電極6、輔助電極9分別設置于腐蝕點的兩側，工作電極8設置于腐蝕點處，參比電極6、工作電極8、輔助電極9均與電化學檢測系統11相連；所述的DIC高速顯微成像系統7用于采集腐蝕點的圖像信息；所述的加熱線圈 10共兩個，分別設置于腐蝕點兩側的試件4上；所述的聲發射傳感器3設置于試件4上，位于遠離注水管道的最外側，聲發射傳感器3依次連接前置放大器2和聲發射系統1。

進一步地，所述的試件4截面為六邊形。

基于可視化的恒荷載作用下管道點蝕聲學模擬測試方法，具體如下：

(1)將試件4中間部分打薄，形成一個薄弱區，然后在薄弱區的每個邊中間再次打磨出一個腐蝕坑；

(2)將預處理好的帶有腐蝕坑的試件4安裝在支撐架5上，通過電動絲杠 15帶動支撐架5兩端的夾板移動，夾板加緊后電動絲杠15停止工作，實現對試件4的固定；

(3)打開水泵14，將液體從水箱16傳輸到試件4中，當壓力表12示數到達規定的壓力時關閉閥門13和水泵14，此時試件4受到恒定的靜壓力；

(4)向試件4中間預處理好的腐蝕坑滴加腐蝕液，打開電化學檢測系統11，利用線性極化法進行腐蝕監測；