CN113916685A - 一种管道修复效果评价系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管道修复效果评价系统及方法，所述管道修复效果评价系统包括四点弯控制装置、静液压控制装置、应变数据采集装置、位移数据采集装置、声发射传感器数据采集装置、第一试验管件、第二试验管件、以及数据处理单元。本发明适用于诸如石油天然气行业中含缺陷油气钢质管道修复效果评价，能够采用全尺寸试验管件，通过四点弯叠加静水压加载方式，模拟现场管道受载工况，采用多类传感器收集缺陷、管体、修复区域全过程、全维度数据，通过大数据反演方式绘制试验管件受力曲线展现完整过程，结合应力变量综合评判，实现修复效果全面评价。

Description

一种管道修复效果评价系统及方法
技术领域
本发明涉及诸如石油天然气等行业中具有焊缝缺陷的管道的修复技术领域，具体来讲，涉及一种能够实现对含缺陷焊缝管道的修复效果进行全面评价的系统及方法。
背景技术
目前，全球油气钢质管道总里程越来越高，诸如石油天然气等行业中具有焊缝缺陷的管道的修复技术及其评价方法的要求也越来越高。
例如，当前我国油气钢质管道总里程已达14万公里，这些管线在使用过程中往往因为地质灾害或土壤应力的作用导致含缺陷管道破坏的事故时有发生，给企业和社会造成极为不利的影响和财产损失。
目前，国内针对管道缺陷修复方法有复合材料、B型套筒以及钢质环氧套筒等进行补强修复，而对以上修复手段评价修复效果主要方法是采用应变传感器收集缩尺试验管件或全尺寸试验管件应力变化来评判修复效果，但现场管道几乎都处于内压以及外部载荷共同作用的复杂载荷工况下，另外单纯的应力变化值仅仅是施加外载前后结果的呈现，并不能指示管道在载荷下修复对缺陷的影响过程，因此对于修复效果的反映也不够全面。
公开日2019年03月12日、公开号CN109459304A的中国发明专利申请提供了一种四点弯试验装置，该四点弯试验装置包括下安装台和球铰，所述下安装台上安装有一对支撑组件，支撑组件的顶端安装有第一轴或和第二轴，试件放置在第一轴和第二轴上，在试件的上表面放置有第三轴和第四轴，第三轴和第四轴通过可伸缩组件与下安装台连接，第一轴和第二轴的两端分别与连接钢板连接，连接钢板与连接杆铰接，连接杆与活动板铰轴铰接，活动板铰接在铰轴安装在连接块上，连接块与球铰连接，球铰与上安装台连接；通过可伸缩组件将第一轴、第二轴、第三轴和第四轴固定在试件上，上安装台带动球铰上移，球铰带动连接钢板上移，连接钢板带动第二第一轴和第二轴压试件，第三轴和第四轴按压试件的上表面，实现试件四点弯目的。然而，该专利申请不适用于含缺陷焊缝的油气管道的修复评价，且其中并未涉及通过四点弯装置+静水压装置联动形成模拟现场内压、输送波动、外部载荷加载体系，从而无法可变静压、变动压、变静载、变动载，无法复刻现场管道工况，不能收集动态过程的全方位数据。
公开日2019年01月08日、公开号CN109163978A的中国发明专利申请提供了一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，该方法通过在低温下试件受内压作用下采集管内压力、管体壁温、管体应变、预制裂纹处裂纹嘴张开量及影响资料信息，来分析确定钢管的断裂阻力曲线及韧脆转变温度。公开日2016年01月27日、公开号CN105277480A的中国发明专利申请提供了一种煤制气输送管全尺寸试验评价方法，该方法利用加压装置先后冲入不同气体模拟媒质天然气和气体介质进行加压，实现输送气体介质的实际压力和管材应力状态下CO2与H2共存情况对管材蚀性影响及氢的渗透情况研究。然而，这两件专利申请均不适用于含缺陷焊缝的油气管道的修复评价，其解决的技术问题和技术方案均与本发明不同。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于解决现有带缺陷油气管道修复后，修复效果评价比较单一和片面，以及不能真实反映带缺陷管道在真实工况下应力分布的问题，采取本方法后可以实现修复效果全面评价。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种管道修复效果评价系统，所述管道修复效果评价系统包括四点弯控制装置、静液压控制装置、应变数据采集装置、位移数据采集装置、声发射传感器数据采集装置、第一试验管件、第二试验管件、以及数据处理单元，其中，
所述第一试验管件和第二试验管件具有相同材质、尺寸、壁厚以及类同缺陷，且第一试验管件不修复，第二试验管件修复，第一试验管件和第二试验管件均分别具有位于自身左右两端的封头、靠近左端的进水口、靠近右端的出水口、以及位于中央的焊缝；
所述四点弯控制装置包括第一支点、第二支点、第一加载点和第二加载点，第一支点和第二支点能够分别被设置在第一试验管件和/或第二试验管件的左右两端且位于相应管件的中轴线的第一侧，第一加载点能够被设置在第一支点与焊缝之间，第二加载点能够被设置在第二支点与焊缝之间，且第一加载点与第二加载点位于所述中轴线的第二侧，第一支点与第一加载点之间记为第一弯剪段，第二加载点与第二支点之间记为第二弯剪段，第一加载点与第二加载点之间记为纯弯段；
所述静液压控制装置能够被设置为与第一试验管件和/或第二试验管件的进水口连接，并能够向相应管件提供具有预定压力的液体；
所述应变数据采集装置包括设置在所述纯弯段的至少3个截面处、第一弯剪段和第二弯剪段分别至少1个截面处的多个应变传感器，以分别采集第一弯剪段、第二弯剪段、纯弯段在静液压、四点弯及两者叠加负载时第一试验管件和/或第二试验管件的相应截面应变数据；
所述位移数据采集装置包括至少3个位移传感器，以分别采集第一弯剪段、第二弯剪段、纯弯段在静液压、四点弯及两者叠加负载时第一试验管件和/或第二试验管件的位移数据；
所述声发射传感器数据采集装置包括靠近所述缺陷且沿环向设置的多个声发射传感器，以检测焊缝的缺陷发展趋势；
所述数据处理单元被设置为能够收集各个传感器的数据，并反演绘制第一试验管件和第二试验管件的各区域曲线，随后将第一试验管件与第二试验管件的相应曲线关联以判断修复效果。
本发明的另一方面提供了一种管道修复效果评价方法，所述管道修复效果评价方法采用如上所述的管道修复效果评价系统来实现。例如，所述管道修复效果评价方法包括以下步骤：通过所述控制单元实现所述①②③中任意一种或任意两种或三种组合，以进行相应传感器的数据采集；利用数据处理单元将所采集到的数据反演绘制为第一试验管件和第二试验管件的各区域曲线，随后将第一试验管件与第二试验管件的相应曲线关联以判断修复效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：适用于诸如石油天然气行业中含缺陷油气钢质管道修复效果评价，能够采用全尺寸试验管件，通过四点弯叠加静水压加载方式，模拟现场管道受载工况，采用多类传感器收集缺陷、管体、修复区域全过程、全维度数据，通过大数据反演方式绘制试验管件受力曲线展现完整过程，结合应力变量综合评判，实现修复效果全面评价。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的结构示意图；
图2示出了本发明的管道修复效果评价方法的一个示例性实施例的流程示意图；
图3示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的试验管件示意图；
图4示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的试验管件区域划分示意图；
图5示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例中的检测截面设置示意图；
图6示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例中的应变传感器布置示意图；
图7示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例中的位移传感器布置示意图；
图8示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例中的声发射传感器布置示意图；
图9示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的缺陷监测传感器曲线；
图10示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的应变曲线；
图11示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的波动压力应变曲线。
附图标记说明：
10-四点弯控制装置、20-静液压控制装置、30-第一试验管件、40-应变数据采集装置、50-位移数据采集装置、60-声发射传感器数据采集装置；
31-封头、32-进水口、33-出水口、34-带缺陷焊缝、35-管道底部；
11-第一支点、12-第二支点、13-第一加载点、14-第二加载点、15-第一弯剪段、16-第二弯剪段、17-纯弯段；
1#～7#-1号～7号截面，S1～S3-1～3号位移传感器。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的管道修复效果评价系统及方法。
需要说明的是，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“左”、“右”、“内”、“外”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
总体来讲，本发明的管道修复效果评价系统及方法通过四点弯控制装置(例如，四点弯液压控制装置)叠加静液压控制装置(例如，静水压控制装置)精确加载的方式，模拟现场管道受载工况，再采用应变数据采集装置、声发射传感器数据采集装置及位移数据采集装置，收集缺陷、管体、修复区域全过程、全维度数据，通过大数据反演方式绘制未修复和修复两种试验管件受力曲线展现完整过程，结合应力变量综合评判，实现修复效果全面评价。
图1示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的结构示意图。
如图1所示，在本发明的一个示例性实施例中，管道修复效果评价系统包括四点弯控制装置10、静液压控制装置20、应变数据采集装置40、位移数据采集装置50、声发射传感器数据采集装置60、第一试验管件30、第二试验管件(图1未示出，测试时可直接替代第一试验管件的位置)、以及数据处理单元(图1未示出)。其中，静液压控制装置(例如，静水压控制装置)能够被设置为与第一试验管件和/或第二试验管件的进水口连接，并能够向相应管件提供具有预定压力的液体(例如，水)。
图3示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的试验管件示意图。第一试验管件和第二试验管件具有相同材质、尺寸、壁厚以及类同缺陷。如图3所示，第一试验管件30具有位于自身左右两端的封头31、靠近左端的进水口32、靠近右端的出水口33、以及位于中央的带缺陷焊缝34(以下可简称为焊缝)。同样地，第二试验管件也相似地具有位于自身左右两端的封头、靠近左端的进水口、靠近右端的出水口、以及位于中央的修复后的焊缝。也就是说，第一试验管件为不修复焊缝处缺陷的管件，第二试验管件为经过修复焊缝处缺陷的管件。第一试验管件和第二试验管件构成对比试验管件。例如，第一试验管件和第二试验管件的长度L不小于10m，且长度(L)/直径(D)≧10。若管道尺寸＜10m，测试时会导致两个加载支座离管道中心距离较近，而使管道纯弯段变小，中心应力集中，影响测试效果；若管道长径比L/D小于10，测试时会导致大口径管道刚度增大，中心应力集中，影响测试结果。
图4示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的试验管件区域划分示意图。如图4所示，四点弯控制装置(例如，四点弯液压控制装置)包括第一支点11、第二支点12、第一加载点13和第二加载点14。其中，第一支点11和第二支点12能够分别被设置在第一试验管件的左右两端，且位于第一试验管件的中轴线的第一侧(例如，图4中的下侧)。第一加载点13能够被设置在第一支点11与焊缝34之间；第二加载点14能够被设置在第二支点12与焊缝34之间，且第一加载点与第二加载点位于所述中轴线的第二侧(例如，图4中的上侧)，第二侧与第一侧相对。第一支点11与第一加载点13之间记为第一弯剪段15，第二加载点14与第二支点12之间记为第二弯剪段16，第一加载点13与第二加载点14之间记为纯弯段17。
同样地，四点弯控制装置的第一支点11、第二支点12、第一加载点13和第二加载点14与第二试验管件也可具有与上述类似的方式。例如，第一支点11和第二支点12能够分别被设置在第二试验管件的左右两端，且位于第二试验管件的中轴线的第一侧(例如，下侧)。第一加载点13能够被设置在第一支点11与第二试验管件的焊缝之间；第二加载点14能够被设置在第二支点12与第二试验管件的焊缝之间，且第一加载点与第二加载点位于所述中轴线的第二侧(例如，上侧)，第二侧与第一侧相对。第一支点11与第一加载点13之间记为第一弯剪段，第二加载点14与第二支点12之间记为第二弯剪段，第一加载点13与第二加载点14之间记为纯弯段。
应当理解的是，四点弯控制装置可通过上述方式分别与第一试验管件或第二试验管件连接，也可通过设置两组第一支点、第二支点、第一加载点和第二加载点，从而同时与第一试验管件和第二试验管件连接。
应变数据采集装置可包括设置在所述纯弯段的至少3个截面处、第一、二弯剪段分别至少1个截面处的多个应变传感器，且每个截面处可设置3至8个应变传感器，以分别采集第一弯剪段、第二弯剪段、纯弯段在静液压、四点弯及两者叠加负载时第一试验管件和/或第二试验管件的相应截面应变数据。此外，纯弯段所设置的至少3个截面，其中修复区域或相当于修复区域内可设置至少2个截面，修复区域或相当于修复区域外可设置至少1个截面。
图5示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例中的检测截面设置示意图。如图5所示，应变数据采集装置的多个应变传感器所分别对应的截面可采用以下设置方式：焊缝的缺陷处设置1个截面定义为5#截面，修复区域内非缺陷处设置2个截面，定义为3#、4#截面；纯弯段修复区域外设置2个截面，定义为2#、6#截面；弯剪段设置2个截面，定义为1#、7#截面，这样布置应变传感器更有利于采集第一、二弯剪段、纯弯段在静水压、四点弯及两者叠加负载时第一、第二试验管件不同检测截面的应变数据。
图6示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例中的应变传感器布置示意图，其中含有管道底部35。如图6所示，可沿静水压施加流向(相当于图5中的从左往右方向)，在同一截面上，顺时针等间距布置应变传感器。例如，在同一应变传感器设置位置处，应变传感器方向可至少包含轴向方向(即图6中纸面里外方向，相当于图5中的左右方向)，可叠加环向(即图6的圆周方向，相当于图5的上下方向)、45度方向(相当于轴向方向与可叠加环向之间的角平分线方向)其中一种、两种或三种。应变传感器采集频率可不低于1Hz，这样有利于更好地采集同一截面上的不同时钟位置的轴向、环向和/或45°方向的应变数据。
位移数据采集装置可包括至少3个位移传感器，以分别采集第一、二弯剪段、纯弯段在静液压、四点弯、以及静液压与四点弯叠加负载时，第一试验管件和/或第二试验管件的位移数据。图7示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例中的位移传感器布置示意图。如图7所示，3个位移传感器的布置方案可以为：缺陷截面布置1个，可定义为2号位移传感器S2，第一、二弯剪段分别布置1个，可相应分别记为1、3号位移传感器S1、S3。此外，1、3号位移传感器S1、S3分布于缺陷上下游两端，且可与缺陷距离相同(L1＝L2)。
声发射传感器数据采集装置可包括靠近所述缺陷且沿环向设置的多个声发射传感器，以检测焊缝的缺陷发展趋势。图8示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例中的声发射传感器布置示意图。如图8所示，多个声发射传感器可设置在沿管道轴向距离缺陷截面预定距离L3，例如L3不大于100mm。优选地，如图8的右侧截面视图所示，可沿环向布置4个声发射传感器，对应于左侧的主视图中带缺陷焊缝34右边的4个圆点(其中，1个圆点未示出)，从而更有利于准确监控缺陷发展的趋势。
数据处理单元被设置为能够收集三类传感器中各个传感器的数据，并反演绘制第一试验管件和第二试验管件的各区域曲线，随后将第一试验管件与第二试验管件的相应曲线关联以判断修复效果。
此外，在本发明的另一个示例性实施例中，管道修复效果评价系统可在上述示例性实施例的基础上，进一步包括与四点弯控制装置和静液压控制装置连接的控制单元。所述控制单元被设置为能够实现以下①②③中任意一种或任意两种或三种组合：①核算管体设计压力，从0逐渐施加静液压至设计压力，并控制数据处理单元收集各传感器数据；②核算屈服弯矩，从0逐次施加外部荷载至屈服弯矩，并控制数据处理单元收集各传感器数据；③在设计压力内，通过静水压设备施加波动压力，并控制数据处理单元收集各传感器数据。
图2示出了本发明的管道修复效果评价方法的一个示例性实施例的流程示意图。如图2所示，在本发明的另一个示例性实施例中，管道修复效果评价方法可采用如上所述的管道修复效果评价系统来实现。
将各传感器数据反演绘制试件各区域曲线。图9示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的缺陷监测声发射传感器曲线，其中，F1表示含缺陷修复试件，E1表示含缺陷未修复试件。该曲线纵坐标为声波信号的波峰、波谷幅值，横坐标为时间，其原理是管道发生突然震动或缺陷发展时声波传送至监测传感器再由电脑采集而形成，其作用是实时监测管道内部情况。当声发射信号波峰波谷处于±1幅值时，表明管道及缺陷处于安全状态，如图9中含缺陷修复试件曲线；当±1＜声发射信号波峰波谷＜±2时，表明管道及缺陷需要进行监测使用；当声发射信号波峰波谷＞±2时，表明管道及缺陷处于危险状态，需要进行及时处理，如图9中含缺陷未复试件曲线380s时，声发射信号波峰波谷均＞±2。
图10示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的应变片传感器的应变曲线。其纵坐标为管道应变数值，横坐标为距离零点位置，E管表示未修复管，F管表示修复管。此曲线说明了未修复管道与修复管在四点弯设备作用下，未修复管道与修复管在0MPa和10MPa时应变对比，每条曲线都为修复管和未修复管道的整体应变曲线，从图10中可以看出修复管和未修复管在0MPa、10MPa时，修复管各截面的应变都比未修复管的应变低，变化趋势一致，从中可以得出管道修复效果。
图11示出了本发明的管道修复效果评价系统的一个示例性实施例的波动压力应变片传感器的应变曲线，其中，F1表示含缺陷修复试件，E1表示含缺陷未修复试件。关联不同表征曲线判定修复效果。其纵坐标为应变数据，横坐标为波动次数，此曲线表示是不同测点的应变是随着压力波动变化而变化的，但是总体变化趋势一致，主要是为了说明管道在压力波动的情况下，管道应变变化趋势，以及管道缺陷不同测点在压力波动情况下是否会发展，评判压力波动对管道缺陷的影响。
例如，数据处理及计算可采用以下方式：
根据上述①②加载增量选取对应的应变传感器数据增量，其中缺陷处5#-5#截面的应变传感器数据增量为σ5，3#-3#截面的应变传感器数据增量为σ3，4#-4#截面的应变传感器数据增量为σ4，2#-2#截面的应变传感器数据增量为σ2，6#-6#截面的应变传感器数据增量为σ6，将同时钟位置下的σ5、σ4、σ3分别与σ2和σ6进行对比，可以定量得知修复层对缺陷处的补强效果K以及非缺陷处的补强效果k。
K＝((σ2-σ5)/σ2+(σ6-σ5)/σ6)/2*100％
k1＝((σ2-σ4)/σ2+(σ6-σ4)/σ6)/2*100％
k2＝((σ2-σ3)/σ2+(σ6-σ3)/σ6)/2*100％
未修复管的承载能力为F1(与图9和图11中的F1的含义不同)，即未修复管在F1的载荷下缺陷发生破坏，修复管的承载能力为F2，即修复管在F2的载荷作用下，缺陷位置完好，即修复层对于外加载荷的承载水平提升效果至少为(F2-F1)/F2*100％。
综上所述，本发明的系统和方法采用全尺寸试验管件，通过四点弯叠加静水压加载方式，模拟现场管道受载工况，采用多类传感器收集缺陷、管体、修复区域全过程、全维度数据，通过大数据反演方式绘制试验管件受力曲线展现完整过程，结合应力变量综合评判，实现修复效果全面评价。
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种管道修复效果评价系统，其特征在于，所述管道修复效果评价系统包括四点弯控制装置、静液压控制装置、应变数据采集装置、位移数据采集装置、声发射传感器数据采集装置、第一试验管件、第二试验管件、以及数据处理单元，其中，
所述第一试验管件和第二试验管件具有相同材质、尺寸、壁厚以及类同缺陷，且第一试验管件不修复，第二试验管件修复，第一试验管件和第二试验管件均分别具有位于自身左右两端的封头、靠近左端的进水口、靠近右端的出水口、以及位于中央的焊缝；
所述四点弯控制装置包括第一支点、第二支点、第一加载点和第二加载点，第一支点和第二支点能够分别被设置在第一试验管件和/或第二试验管件的左右两端且位于相应管件的中轴线的第一侧，第一加载点能够被设置在第一支点与焊缝之间，第二加载点能够被设置在第二支点与焊缝之间，且第一加载点与第二加载点位于所述中轴线的第二侧，第一支点与第一加载点之间记为第一弯剪段，第二加载点与第二支点之间记为第二弯剪段，第一加载点与第二加载点之间记为纯弯段；
所述静液压控制装置能够被设置为与第一试验管件和/或第二试验管件的进水口连接，并能够向相应管件提供具有预定压力的液体；
所述应变数据采集装置包括设置在所述纯弯段的至少三个截面处、第一弯剪段和第二弯剪段分别至少一个截面处的多个应变传感器，以分别采集第一弯剪段、第二弯剪段、纯弯段在静液压、四点弯及两者叠加负载时第一试验管件和/或第二试验管件的相应截面应变数据；
所述位移数据采集装置包括至少三个位移传感器，以分别采集第一弯剪段、第二弯剪段、纯弯段在静液压、四点弯及两者叠加负载时第一试验管件和/或第二试验管件的位移数据；
所述声发射传感器数据采集装置包括靠近所述缺陷且沿环向设置的多个声发射传感器，以检测焊缝的缺陷发展趋势；
所述数据处理单元被设置为能够收集各个传感器的数据，并反演绘制第一试验管件和第二试验管件的各区域曲线，随后将第一试验管件与第二试验管件的相应曲线关联以判断修复效果。
2.根据权利要求1所述的管道修复效果评价系统，其特征在于，所述管道修复效果评价系统还包括与四点弯控制装置和静液压控制装置连接的控制单元，所述控制单元被设置为能够实现以下①②③中任意一种或任意两种或三种组合：①核算管体设计压力，从0逐渐施加静液压至设计压力，并控制数据处理单元收集各传感器数据；②核算屈服弯矩，从0逐次施加外部荷载至屈服弯矩，并控制数据处理单元收集各传感器数据；③在设计压力内，施加波动压力，并控制数据处理单元收集各传感器数据。
3.根据权利要求1所述的管道修复效果评价系统，其特征在于，在同一管道截面上的3个以上时钟位置布设包含轴向方向的应变传感器、环向的应变传感器和/或45°方向的应变传感器。
4.根据权利要求1所述的管道修复效果评价系统，其特征在于，采集第一弯剪段的位移传感器设置在第一弯剪段且位于管道底部，并位于应变传感器所设置的截面的远离焊缝的区域；采集第二弯剪段的位移传感器设置在第二弯剪段且位于管道底部，并位于应变传感器所设置的截面的远离焊缝的区域；采集纯弯段的位移传感器设置在纯弯段且位于管道底部，并位于焊缝下方。
5.一种管道修复效果评价方法，其特征在于，所述管道修复效果评价方法采用如权利要求1至4中任意一项所述的管道修复效果评价系统来实现。
6.根据权利要求5所述的管道修复效果评价方法，其特征在于，所述管道修复效果评价方法包括以下步骤：
通过所述控制单元实现所述①②③中任意一种或任意两种或三种组合，以进行相应传感器的数据采集；
利用数据处理单元将所采集到的数据反演绘制为第一试验管件和第二试验管件的各区域曲线，随后将第一试验管件与第二试验管件的相应曲线关联以判断修复效果。
7.根据权利要求6所述的管道修复效果评价方法，其特征在于，所述各区域曲线包括分别对应于第一试验管件和第二试验管件的缺陷监测传感器曲线、应变曲线、以及波动压力应变曲线。
8.根据权利要求6所述的管道修复效果评价方法，其特征在于，所述管道修复效果评价方法根据上述①②加载增量选取对应的应变传感器数据增量，其中，缺陷处截面的应变传感器数据增量为σ5，纯弯段非修复区两处截面的应变传感器数据增量分别为σ2和σ6，纯弯段修复区的3处截面的应变传感器数据增量为σ3、σ4，将截面的同时钟位置下的σ5、σ4、σ3分别与σ2和σ6进行对比，可以定量得知修复层对缺陷处的补强效果K以及非缺陷处的补强效果k。
9.根据权利要求8所述的管道修复效果评价方法，其特征在于，所述补强效果K和两处非缺陷处的补强效果k1和k2分别为：
K＝((σ2-σ5)/σ2+(σ6-σ5)/σ6)/2*100％，
k1＝((σ2-σ4)/σ2+(σ6-σ4)/σ6)/2*100％，
k2＝((σ2-σ3)/σ2+(σ6-σ3)/σ6)/2*100％。
10.根据权利要求6所述的管道修复效果评价方法，其特征在于，修复对于外加载荷的承载水平提升效果至少为(F2-F1)/F2*100％，其中，F1为第一试验管件的承载能力为，F2为第二试验管件的承载能力。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435504A (zh) * 2011-12-15 2012-05-02 中国石油天然气股份有限公司 一种在役管道复合载荷模拟测试方法和系统
CN202533325U (zh) * 2011-12-15 2012-11-14 中国石油天然气股份有限公司 一种在役管道复合载荷模拟测试系统
RU2012145213A (ru) * 2012-10-25 2014-04-27 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов
CN105403389A (zh) * 2015-11-27 2016-03-16 中国石油天然气集团公司 一种管道局部弯曲承压性能测试方法
CN105424502A (zh) * 2016-01-05 2016-03-23 天津大学 大变形管道环焊缝弯曲试验机及其方法
RU2582231C1 (ru) * 2014-12-29 2016-04-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательское производственное предприятие "ВАЛЬМА" Способ испытания на сульфидное растрескивание металла электросварных и бесшовных труб
CN105909865A (zh) * 2016-06-15 2016-08-31 青岛理工大学 水下气囊平衡海底管道修复装置及其方法
KR20190060075A (ko) * 2017-11-24 2019-06-03 충남대학교산학협력단 특정 폭과 깊이를 가지는 휨 균열이 미리 발생되어 있는 휨 공시체, 및 이를 제작하는 방법
CN111044186A (zh) * 2019-12-26 2020-04-21 西南交通大学 一种在役管道环焊缝缺陷安全评价及补强方式选择的方法
CN111929147A (zh) * 2020-07-13 2020-11-13 中国石油天然气集团有限公司 油气管道环焊缝缺陷修复用b型套筒承载能力检验方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435504A (zh) * 2011-12-15 2012-05-02 中国石油天然气股份有限公司 一种在役管道复合载荷模拟测试方法和系统
CN202533325U (zh) * 2011-12-15 2012-11-14 中国石油天然气股份有限公司 一种在役管道复合载荷模拟测试系统
RU2012145213A (ru) * 2012-10-25 2014-04-27 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов
RU2582231C1 (ru) * 2014-12-29 2016-04-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательское производственное предприятие "ВАЛЬМА" Способ испытания на сульфидное растрескивание металла электросварных и бесшовных труб
CN105403389A (zh) * 2015-11-27 2016-03-16 中国石油天然气集团公司 一种管道局部弯曲承压性能测试方法
CN105424502A (zh) * 2016-01-05 2016-03-23 天津大学 大变形管道环焊缝弯曲试验机及其方法
CN105909865A (zh) * 2016-06-15 2016-08-31 青岛理工大学 水下气囊平衡海底管道修复装置及其方法
KR20190060075A (ko) * 2017-11-24 2019-06-03 충남대학교산학협력단 특정 폭과 깊이를 가지는 휨 균열이 미리 발생되어 있는 휨 공시체, 및 이를 제작하는 방법
CN111044186A (zh) * 2019-12-26 2020-04-21 西南交通大学 一种在役管道环焊缝缺陷安全评价及补强方式选择的方法
CN111929147A (zh) * 2020-07-13 2020-11-13 中国石油天然气集团有限公司 油气管道环焊缝缺陷修复用b型套筒承载能力检验方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
V K SAHU ET AL.: "Experimental fatigue crack growth analysis and modelling in partthrough circumferentially pre-cracked pipes under pure bending load", 《FATIGUE & FRACTURE OF ENGINEERING MATERIALS & STRUCTURES》, pages 1 - 10 *
张保龙 等: "复合材料修复含环向裂纹管道试验研究", 《成都大学学报（自然科学版）》, vol. 38, no. 2, pages 194 - 198 *

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