CN104897471A - 钢管上传感器的分布结构及用其进行静水压爆破试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管上传感器的分布结构及用其进行静水压爆破试验方法，涉及压力容器无损检测新技术应用领域。该分布结构在被检测钢管的左封头和右封头分别安装一个传感器，在钢管的管身上顺序设置三组传感器组，每组传感器组中包括两个传感器，且两个传感器设置在钢管直径的两端。该方法：在待检测钢管上安装传感器，并建立传感器与声发射仪通信连接；完成输送钢管静水压爆破试验的前期准备，开始五个阶段的加压和保压进行爆破试验。本发明的分布结构实时监测记录典型部位的应力释放、变形、异常声响等情况，评价结构的完整性，为其正常安全运行、使用、维护等提供原始相关数据。

Description

钢管上传感器的分布结构及用其进行静水压爆破试验方法

技术领域

本发明涉及压力容器无损检测新技术应用领域，尤其涉及一种钢管上传感器的分布结构及用其进行静水压爆破试验方法。

背景技术

现有关于石油管道中钢管静水压爆破试验，在试验开始前，采用常规的无损检测方法，譬如超声、射线、磁粉等，对钢管进行静态检测，试验过程中，采用压力传感器或者应力应变片来测量钢管的强度和变形情况，试验结束后，通过断口分析得出钢管的韧性性能。现有石油管道中钢管的钢管存在以下不足：最危险的隐患都是存在于钢管发展过程中，导致无法及时发现，现有常规的静水压爆破试验并不能及时反映出钢管内缺陷的活性，并及时预知试验过程中的由于缺陷引起的突然失效，因此造成现有常规的静水压爆破试验并不能准确的给出被测试钢管的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管上传感器的分布结构及用其进行静水压爆破试验方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明在输送钢管静水压爆破试验中钢管上传感器的分布结构，在被检测钢管的左封头和右封头分别安装一个传感器，在所述钢管的管身上顺序设置三组传感器组，每组传感器组中包括两个传感器，且两个传感器设置在所述钢管直径的两端，且第二传感器组中的两个传感器连接形成的线段分别垂直于第一传感器组、第三传感器组中的两个传感器连接形成的线段。

优选地，第一传感器组和第三传感器组相对于所述钢管的中心线对称设置，且所述第一传感器组中两个传感器形成的横截面与最近封头的距离是所述钢管长度的1/6。

优选地，第二传感器组中两个传感器形成的横截面与所述钢管的中心线所在横截面重合。

优选地，位于左封头处的传感器和位于右封头处的传感器均设置在所述左封头和所述右封头的中央。。

优选地，位于左封头处的传感器与位于右封头处的传感器的连接线长度大于所述钢管的长度，且所述连接线分别垂直于所述第一传感器组所在横截面、所述第二传感器组所在横截面和所述第三传感器组所在横截面。

优选地，位于左封头处的传感器、位于右封头处的传感器、所述第一传感器组、所述第二传感器组和所述第三传感器均是声发射传感器，且均与声发射仪数据通信连接。

本发明所述依据所述分布结构在输送钢管静水压爆破试验中的试验方法，其特征在于，该方法按照下述步骤实现：

S1，在待检测钢管中按照传感器的分布结构安装传感器，并将所述传感器均与声发射仪建立通信连接；

S2，输送钢管静水压爆破试验的前期准备完成后，进行爆破试验，开始加压和保压；

第一阶段加压保压，向安装了传感器的待检测钢管加压至管道运行压力P_W的50％时，保压10min；

第二阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力P_W时，保压15min；

第三阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力1.25P_W时，保压15min；

第四阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到所述待检测钢管的理论屈服强度P_Y时，保压30min；

第五阶段加压保压，继续加压直到待检测钢管爆破，记录待检测钢管达到屈服时的压力和最高压力。

优选地，当安装了传感器的待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力P_W的50％时，开启声发射仪接收每个传感器发送的数据。

更优选地，安装在待检测钢管上的传感器在声发射仪开始接收数据时，实时将采集到待检测钢管的数据发送给声发射仪，声发射仪判断接收到的数据是否超过预先设定的阈值，如果超过，则将传输该数据的传感器的位置进行标记，并进行降压后重新加压处理；如果没有超过则继续进行下一阶段加压保压处理。

更优选地，所述降压后重新加压处理是按照下述方法实现：

首先从当前阶段的当前压力P_X降压到上一阶段的最高压力，然后从上一阶段的最高压力开始进行当前阶段的第二次加压监测，所述第二次加压监测的最高监测压力为0.9P_X。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述传感器的分布结构实时监测记录典型部位的应力释放、变形、异常声响等情况，评价结构的完整性，为其正常安全运行、使用、维护等提供原始相关数据；

2、因为在钢管的左、右封头处均设置了传感器，所以本发明所述结构能够封头可能发生的失稳破坏失效进行实时监控，预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效，确保静水压爆破试验正常开展和顺利完成；

3、因为在钢管的管身上设置了三组传感器，故输送钢管静水压爆破试验中能够实现对典型、重点部位的各类遗留缺陷的危害性与活动程度的实时监测，评价各类遗留缺陷的危害性、活动性程度。

附图说明

图1是在输送钢管静水压爆破试验中钢管上传感器的分布结构立体示意图，其中1、2分别与位于左封头和右封头的传感器，3和4组成第一传感器组，5和6组成第二传感器组，7和8组成第三传感器组；

图2是图1的左视示意图；

图3是图1的右视示意图；

图4是基于输送钢管静水压爆破试验中钢管上传感器的分布结构的加压保压过程曲线示意图；

图5是降压后重新加压处理曲线示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例所述在输送钢管静水压爆破试验中钢管上传感器的分布结构，在被检测钢管的左封头和右封头各安装一个传感器，在所述钢管的管身上顺序设置三组传感器组，每组传感器组中包括两个传感器，且两个传感器设置在所述钢管直径的两端，且第二传感器组中的两个传感器连接形成的线段分别垂直于第一传感器组、第三传感器组中的两个传感器连接形成的线段，对分布结构进行详细介绍如下：

(一)、第一传感器组和第三传感器组相对于所述钢管的中心线对称设置，且所述第一传感器组中两个传感器形成的横截面与最近封头的距离是所述钢管长度的1/6。

(二)、第二传感器组中两个传感器形成的横截面与所述钢管的中心线所在横截面重合。位于左封头处的传感器和位于右封头处的传感器均设置在所述左封头和所述右封头的中央。位于左封头处的传感器1与位于右封头处的传感器2的连接线的长度大于所述钢管的长度，且所述连接线垂直于所述第一传感器组、所述第二传感器组和所述第三传感器组分别所在横截面。

(三)、位于左封头处的传感器、位于右封头处的传感器、所述第一传感器组、所述第二传感器组和所述第三传感器均是声发射传感器，且均与声发射仪数据通信连接。

依据本实施例所述分布结构在输送钢管静水压爆破试验中的加压方法，该方法按照下述步骤实现：

S1，在待检测钢管中按照传感器的分布结构安装传感器，并将所述传感器均与声发射仪建立通信连接；

S2，输送钢管静水压爆破试验的前期准备完成后，进行爆破试验，开始加压和保压；

第一阶段加压保压，向安装了传感器的待检测钢管加压至管道运行压力P_W的50％时，保压10min；其中，当安装了传感器的待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力P_W的50％时，开启声发射仪接收每个传感器发送的数据；第二阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力P_W时，保压15min；第三阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力1.25P_W时，保压15min；第四阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到所述待检测钢管的理论屈服强度P_Y时，保压30min；第五阶段加压保压，继续加压直到待检测钢管爆破，记录待检测钢管达到屈服时的压力和最高压力。

其中，安装在待检测钢管上的传感器在声发射仪开始接收数据时，实时将采集到待检测钢管的数据发送给声发射仪，声发射仪判断接收到的数据是否超过预先设定的阈值，如果超过，则将传输该数据的传感器的位置进行标记，并进行降压后重新加压处理；如果没有超过则继续进行下一阶段加压保压处理。

其中，所述降压后重新加压处理是按照下述方法实现：首先从当前阶段的当前压力P_X降压到上一阶段的最高压力，然后从上一阶段的最高压力开始进行当前阶段的第二次加压监测，所述第二次加压监测的最高监测压力为0.9P_X。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：在石油管道用钢管静水压爆破试验中，声发射监测在实时性、无损安全评价、缺陷活度监测、结构失稳破坏预报等多方面均具有独特的优势：1、本发明所述传感器的分布结构实时监测记录典型部位的应力释放、变形、异常声响等情况，评价结构的完整性，为其正常安全运行、使用、维护等提供原始相关数据；2、因为在钢管的左、右封头处均设置了传感器，所以本发明所述结构能够对封头可能发生的失稳破坏失效进行实时监控，预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效，确保静水压爆破试验正常开展和顺利完成；3、因为在钢管的管身上设置了三组传感器，故输送钢管静水压爆破试验中能够实现对典型、重点部位的各类遗留缺陷的危害性与活动程度的实时监测，评价各类遗留缺陷的危害性、活动性程度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种在输送钢管静水压爆破试验中钢管上传感器的分布结构，其特征在于，在被检测钢管的左封头和右封头分别安装一个传感器，在所述钢管的管身上顺序设置三组传感器组，每组传感器组中包括两个传感器，且两个传感器设置在所述钢管横截面直径的两端，且第二传感器组中的两个传感器连接形成的线段分别垂直于第一传感器组、第三传感器组中的两个传感器连接形成的线段。

2.根据权利要求1所述分布结构，其特征在于，第一传感器组和第三传感器组相对于所述钢管的中心线对称设置，且所述第一传感器组中两个传感器形成的横截面与最近封头的距离是所述钢管长度的1/6。

3.根据权利要求1所述分布结构，其特征在于，第二传感器组中两个传感器形成的横截面与所述钢管的中心线所在横截面重合。

4.根据权利要求1所述分布结构，其特征在于，位于左封头处的传感器和位于右封头处的传感器均设置在所述左封头和所述右封头的中央。

5.根据权利要求1所述分布结构，其特征在于，位于左封头处的传感器与位于右封头处的传感器的连接线长度大于所述钢管的长度，且所述连接线分别垂直于所述第一传感器组所在横截面、所述第二传感器组所在横截面和所述第三传感器组所在横截面。

6.根据权利要求1所述分布结构，其特征在于，位于左封头处的传感器、位于右封头处的传感器、所述第一传感器组、所述第二传感器组和所述第三传感器均是声发射传感器，且均与声发射仪数据通信连接。

7.一种依据所述权利要求1-6任意一项所述分布结构在输送钢管静水压爆破试验中的试验方法，其特征在于，该方法按照下述步骤实现：

S1，在待检测钢管中按照传感器的分布结构安装传感器，并将所述传感器均与声发射仪建立通信连接；

S2，输送钢管静水压爆破试验的前期准备完成后，进行爆破试验，开始加压和保压；

第一阶段加压保压，向安装了传感器的待检测钢管加压至管道运行压力P_W的50％时，保压10min；

第二阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力P_W时，保压15min；

第三阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力1.25P_W时，保压15min；

第四阶段加压保压，在待检测钢管所承受的压力达到所述待检测钢管的理论屈服强度P_Y时，保压30min；

第五阶段加压保压，继续加压直到待检测钢管爆破，记录待检测钢管达到屈服时的压力和最高压力。

8.根据权利要求7所述试验方法，其特征在于，当安装了传感器的待检测钢管所承受的压力达到管道运行压力P_W的50％时，开启声发射仪接收每个传感器发送的数据。

9.根据权利要求8所述试验方法，其特征在于，安装在待检测钢管上的传感器在声发射仪开始接收数据时，实时将采集到待检测钢管的数据发送给声发射仪，声发射仪判断接收到的数据是否超过预先设定的阈值，如果超过，则将传输该数据的传感器的位置进行标记，并进行降压后重新加压处理；如果没有超过则继续进行下一阶段加压保压处理。

10.根据权利要求9所述试验方法，其特征在于，所述降压后重新加压处理是按照下述方法实现：

首先从当前阶段的当前压力P_X降压到上一阶段的最高压力，然后从上一阶段的最高压力开始进行当前阶段的第二次加压监测，所述第二次加压监测的最高监测压力为0.9P_X。