專利名稱：可預(yù)測和預(yù)警管道腐蝕深度的多層復(fù)合管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道腐蝕預(yù)測與預(yù)警領(lǐng)域，尤其是針對供水管道中的金屬管道腐蝕深度檢測及對腐蝕極限破壞進(jìn)行預(yù)警的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
管道的基本功能是用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體。根據(jù)管道的材質(zhì)可以分為金屬管、非金屬管、復(fù)合管。其中金屬管道在使用中可能發(fā)生腐蝕、疲勞、蠕變、低溫脆斷、材質(zhì)劣化等破壞形式，其中腐蝕破壞最具有普遍性，金屬管道腐蝕破壞不僅引起能量損失，對本身的輸送介質(zhì)也會(huì)帶來二次污染。已有技術(shù)對金屬管道腐蝕進(jìn)行預(yù)防防護(hù)，但是當(dāng)金屬管道已經(jīng)腐蝕時(shí)，不能對已有金屬管道的腐蝕程度進(jìn)行預(yù)測和預(yù)警?，F(xiàn)有對管道腐蝕預(yù)測的方法分為兩種
1)依據(jù)傳輸介質(zhì)中的幾種參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型對管道腐蝕進(jìn)行預(yù)測，即BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合預(yù)測方法、灰色組合模型管道腐蝕速率預(yù)測、灰色馬爾可夫理論管道腐蝕剩余壽命預(yù)測、粒子群算法的地下管道腐蝕剩余壽命預(yù)測等等；
2)直接對腐蝕管道進(jìn)行檢測，其檢測方法包括如線性極化法腐蝕速率監(jiān)測技術(shù)、激光全息檢測技術(shù)、電磁超聲法、聲振法、磁阻法、聲發(fā)射等等。已有的預(yù)測方法存在一下弊端
1)已有的預(yù)測方法不能直接反應(yīng)管道自身的腐蝕，只能給出一個(gè)間接的預(yù)測值；
2)檢測過程復(fù)雜，有些方法要通過開挖才能直接對管道腐蝕進(jìn)行檢測，而且設(shè)備投入所需資金大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種可直觀預(yù)測和預(yù)警管道腐蝕深度的多層復(fù)合管道，復(fù)合管道本身能對腐蝕深度進(jìn)行直接預(yù)測對腐蝕極限破壞進(jìn)行預(yù)警，并能將信號(hào)快速傳輸?shù)焦芫W(wǎng)在線運(yùn)行系統(tǒng)，對管道的腐蝕速率、運(yùn)行壽命可進(jìn)行預(yù)測和評價(jià)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種可預(yù)測和預(yù)警管道腐蝕深度的多層復(fù)合管道，所述多層復(fù)合管道連接金屬管道之間。所述多層復(fù)合管道具有四層不同功能、不同材質(zhì)的管道層，最里一層為襯里層，采用水泥砂漿或聚四氟乙烯材料；中間并列設(shè)置兩層，分別是主體管道層，采用鑄鐵或鋼材料，腐蝕深度預(yù)測層，采用含示蹤劑的復(fù)合材料；最外層為預(yù)警層，內(nèi)置測量金屬屬性(如可測試金屬材料導(dǎo)電率、氧化還原電位等指標(biāo))的測量探頭，測量管材物理化學(xué)性能的變化參數(shù)，其探頭的位置及預(yù)警層厚度均由管道破壞等實(shí)驗(yàn)確定。所述腐蝕深度預(yù)測層為在主體管道層中沿管道縱向均勻設(shè)置多條含示蹤劑的柱條。在多層復(fù)合管道內(nèi)設(shè)置的測量探頭，與管內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)接觸，測定示蹤劑的濃度變化。所述預(yù)警層中和多層復(fù)合管道內(nèi)設(shè)置的測量探頭與管外的檢測電路連接，將收集到的測量信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)傳入管網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)。
含示蹤劑的條柱為三角柱條或半圓柱條，所述三角柱的布置方向?yàn)橐粋€(gè)角與襯里層接觸，一 條邊與預(yù)警層接觸，所述半圓柱條的布置方向?yàn)榘雸A的頂點(diǎn)與襯里層接觸，半圓的弦邊與預(yù)警層接觸，隨著腐蝕深度的增加，三角柱條或半圓柱條暴露的面積逐漸增加，則所產(chǎn)生的測量信號(hào)越強(qiáng)烈。腐蝕深度測量的原理是在管道中設(shè)置不同的功能層，隨著管道腐蝕深度的增加，流體能與相應(yīng)的功能層發(fā)生反應(yīng)，并通過管道外設(shè)置的檢測線路進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)化和傳輸，將腐蝕信號(hào)及預(yù)警信號(hào)直觀、迅速地傳入管網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)。具體是通過在管道中設(shè)置含示蹤劑的三角柱，當(dāng)襯里層被腐蝕后，三角柱中的示蹤劑在輸送介質(zhì)中被檢測出來，且隨著腐蝕深度的加大，三角柱中的示蹤劑在水中的濃度會(huì)發(fā)生變化(如濃度逐漸增大)，在管內(nèi)設(shè)置的探頭檢測示蹤劑的濃度反映管道的腐蝕深度，當(dāng)腐蝕深度超過管道的極限程度時(shí)，傳輸介質(zhì)與預(yù)警層接觸，探頭將檢測到預(yù)警層中的金屬材料的電導(dǎo)率及氧化還原信號(hào)，這些信號(hào)通過管外連接的檢測電路收集處理，并將測量信號(hào)經(jīng)SCADA系統(tǒng)傳入管網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)，就能及時(shí)對管內(nèi)腐蝕和腐蝕破壞進(jìn)行預(yù)測和預(yù)警進(jìn)行處理。本發(fā)明的有益效果是，可以在不開挖地下管道的情況下直接、迅速地測出管道的腐蝕深度，以及在超出管道腐蝕破壞時(shí)，進(jìn)行管道預(yù)警，并能及時(shí)反饋到管網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中，進(jìn)行調(diào)整和處理，能減小爆管事故的發(fā)生率和提高傳輸系統(tǒng)的安全性。


圖I是多層復(fù)合管道的立體 圖2是圖I的A-A剖面 圖3是圖I的B-B剖面圖。圖中1襯里層，2腐蝕深度預(yù)測層，3主體管道層，4預(yù)警層，5測量探頭，6檢測線路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明
參見圖I和圖2，本發(fā)明將管道腐蝕預(yù)測與預(yù)警系統(tǒng)結(jié)合到管道中，通過在管道中設(shè)置4層不同功能、不同材質(zhì)的主體管道層，分別為襯里層I、主體管道層3、腐蝕深度預(yù)測層2和預(yù)警層4。襯里層的材質(zhì)為水泥砂漿或聚四氟乙烯，主體管道層的材質(zhì)為鑄鐵或鋼，腐蝕深度預(yù)測層的材質(zhì)采用含示蹤劑的復(fù)合材料，預(yù)警層內(nèi)置測量探頭5，材質(zhì)與主體管道層類似的金屬層。在多層復(fù)合管道內(nèi)設(shè)置有測量探頭5，與管外的檢測電路連接，將收集到的測量信號(hào)經(jīng)SCADA系統(tǒng)傳入管網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)。
參見圖3，主體管道層和腐蝕深度預(yù)測層是并列的，腐蝕深度預(yù)測層2為在主體管道層3中沿管道縱向均勻設(shè)置的4條含示蹤劑的三角柱條，三角柱條的布置方向?yàn)橐粋€(gè)角與襯里層I接觸，一條邊與預(yù)警層4接觸。測量探頭徑向穿過腐蝕深度預(yù)測層。將以上多層復(fù)合管道與普通的金屬管道相連，當(dāng)介質(zhì)對管道有腐蝕影響時(shí)，首先破壞襯里層1，然后腐蝕主體管道層3，而同時(shí)也會(huì)腐蝕主體管道層位于同一層的腐蝕深度預(yù)測層2，同時(shí)腐蝕深度測定層中含有的示蹤劑會(huì)隨著輸送介質(zhì)一起流出，在管內(nèi)壁的附近可以用測量探頭5中的長探頭測出示蹤劑的濃度，由于腐蝕深度預(yù)測層2采用三角柱的形式，因此隨著腐蝕深度的增加，其示蹤劑的濃度呈線性遞增，因此可以預(yù)測出管道腐蝕深度。最后當(dāng)腐蝕深度預(yù)測層2和主體管道層3都被破壞后，管道處于高危的運(yùn)行階段，此時(shí)，運(yùn)輸介質(zhì)將與預(yù)警層4進(jìn)行接觸并氧化預(yù)警層的金屬，由于金屬與其氧化物的物理化學(xué)性質(zhì)不同，則測量探頭5可測出該位置處金屬的導(dǎo)電率、氧化還原電位等指標(biāo)，通過測量探頭測得的數(shù)據(jù)及信號(hào)由檢測電路6進(jìn)行收集，并將接收到的測量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并通過SCADA系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，最后將信號(hào)儲(chǔ)存在管道運(yùn)行系統(tǒng)中的終端機(jī)中，就可以讓管理人員及時(shí)對 管內(nèi)腐蝕和腐蝕破壞預(yù)警進(jìn)行處理。該管道可以減小爆管事故的發(fā)生率、降低運(yùn)輸能耗和提高管道傳輸系統(tǒng)的質(zhì)量安全性。
權(quán)利要求
1.可預(yù)測和預(yù)警管道腐蝕深度的多層復(fù)合管道，所述多層復(fù)合管道連接在金屬管道之間；其特征在于所述多層復(fù)合管道具有四層不同功能、不同材質(zhì)的管道層，最里一層為襯里層；中間并列設(shè)置兩層，分別是主體管道層，采用鑄鐵或鋼材料，腐蝕深度預(yù)測層，采用含示蹤劑的復(fù)合材料；最外層為預(yù)警層，預(yù)警層材料與主體管道一致，預(yù)警層中設(shè)置可測量金屬屬性的測量探頭，測量管材物理化學(xué)性能的變化參數(shù)；在多層復(fù)合管道內(nèi)設(shè)置的測量探頭，與管內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)接觸，測定示蹤劑的濃度變化；所述預(yù)警層中和多層復(fù)合管道內(nèi)設(shè)置的測量探頭與管外的檢測電路連接，將收集到的測量信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)傳入管網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可預(yù)測和預(yù)警管道腐蝕深度的多層復(fù)合管道，其特征在于所述腐蝕深度預(yù)測層為在主體管道層中沿管道縱向均勻設(shè)置的多條含示蹤劑的柱條。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可預(yù)測和預(yù)警管道腐蝕深度的多層復(fù)合管道，其特征在于所述含示蹤劑的條柱為三角柱條或半圓柱條，所述三角柱的布置方向?yàn)椹`個(gè)角與襯里層接觸，一條邊與預(yù)警層接觸，所述半圓柱條的布置方向?yàn)榘雸A的頂點(diǎn)與襯里層接觸，半圓的弦邊與預(yù)警層接觸，隨著腐蝕深度的増加，三角柱條或半圓柱條暴露的面積逐漸増加，則所產(chǎn)生的測量信號(hào)越強(qiáng)烈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的可預(yù)測和預(yù)警管道腐蝕深度的多層復(fù)合管道，其特征在于所述襯里層采用水泥砂漿或聚四氟こ烯材料。
全文摘要
一種可預(yù)測和預(yù)警管道腐蝕深度的多層復(fù)合管道，所述多層復(fù)合管道連接金屬管道之間；所述多層復(fù)合管道具有四層不同功能、不同材質(zhì)的管道層，最里一層為襯里層，采用水泥砂漿或聚四氟乙烯材料；中間并列設(shè)置兩層，分別是主體管道層，采用鑄鐵或鋼材料，腐蝕深度預(yù)測層，采用含示蹤劑的復(fù)合材料；最外層為預(yù)警層，內(nèi)置金屬屬性的測量探頭；所述腐蝕深度預(yù)測層為在主體管道層中沿管道縱向均勻設(shè)置至少4條含示蹤劑的三角柱；在多層復(fù)合管道內(nèi)設(shè)置有測量探頭，與管外的檢測電路連接。本發(fā)明集管道腐蝕破壞預(yù)警、管道腐蝕深度測量于一體，擴(kuò)大了普通管道的使用功能，便于管理人員及時(shí)對管內(nèi)腐蝕和腐蝕破壞預(yù)警進(jìn)行處理，以減小爆管事故的發(fā)生率，降低運(yùn)輸能耗，提高管道傳輸系統(tǒng)的質(zhì)量安全性。
文檔編號(hào)F16L9/14GK102679048SQ20121016173
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者姜文超, 宋貞, 楊帆, 肖敦宇, 范日飛, 蔣暉, 陳正挺 申請人:重慶大學(xué)