本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種基于分布式應(yīng)變測(cè)量的管道內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

腐蝕缺陷造成的失效是管道最主要的破壞方式之一。由于受輸送介質(zhì)和海洋腐蝕環(huán)境影響，管道常常發(fā)生腐蝕。腐蝕的產(chǎn)生，一方面造成壓力管道受載面積減小，使得管道承載能力下降，在內(nèi)部高壓油氣作用下極易引起管道泄漏事故；另一方面，在載荷作用下，在腐蝕缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，削弱管道抗疲勞載荷的能力。而油氣管道一旦發(fā)生泄漏，不僅產(chǎn)生巨大的資源浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅。研究腐蝕缺陷對(duì)油氣管道安全輸送的影響已成為管道安全運(yùn)行所關(guān)注的課題之一。

現(xiàn)有的管道腐蝕檢測(cè)方法如漏磁檢測(cè)法、渦流檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法等是把攜帶驅(qū)動(dòng)裝置智能檢測(cè)器置于管道內(nèi),完成管道腐蝕缺陷檢測(cè)。利用現(xiàn)有常規(guī)的管道檢測(cè)方法對(duì)埋地管道進(jìn)行定期檢測(cè)，雖然能夠獲得管道腐蝕發(fā)生的位置以及腐蝕程度，提高埋地管道的安全性，但仍有許多不足之處，最大不足是不能對(duì)埋地管道運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)既有的腐蝕需要進(jìn)行重復(fù)的檢測(cè)才能獲得腐蝕的發(fā)展?fàn)顩r，檢測(cè)效率較低。另外現(xiàn)有的管道檢測(cè)方法大多只能檢測(cè)得到管道的缺陷處的壁厚、缺陷的大小和形狀，而不能直接通過應(yīng)力、應(yīng)變的分布評(píng)估管道腐蝕缺陷處的安全狀況。管內(nèi)探測(cè)器大多涉及一些電類傳感器，在油氣管道的檢測(cè)中，不可避免的有易燃易爆的安全隱患。因此需要研究開發(fā)新型的管道腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)。

近年來隨著光纖傳感技術(shù)在軍事、航空、橋梁等領(lǐng)域安全監(jiān)測(cè)中成功應(yīng)用，光纖傳感技術(shù)也被引入到管道監(jiān)測(cè)中。光纖傳感技術(shù)具有靈敏度高、抗電磁干擾、耐久性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠克服目前常規(guī)檢測(cè)方法只能對(duì)埋地管道進(jìn)行定期檢測(cè)的不足，并且不會(huì)對(duì)管道安全產(chǎn)生隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬管道內(nèi)腐蝕的監(jiān)測(cè)方法。該方法以不破壞管道、不影響管道正常運(yùn)營(yíng)為前提，通過測(cè)量金屬管道表面的環(huán)向和軸向的應(yīng)變分布，對(duì)金屬管道內(nèi)腐蝕的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)腐蝕部位的剩余強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于分布式應(yīng)變測(cè)量的管道內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)方法，步驟如下：

步驟1：金屬管道1外壁預(yù)處理至平整光滑，保證聚酰亞胺光纖2與金屬管道1外壁充分接觸；

步驟2：首先，采用環(huán)氧樹脂將聚酰亞胺光纖2沿管道環(huán)向以等間距螺旋式粘貼在金屬管道1外壁，聚酰亞胺光纖2與金屬管道1環(huán)向的夾角控制在10°以內(nèi)；再將聚酰亞胺光纖2沿金屬管道1軸向以等間距往復(fù)平行的粘貼在金屬管道表面，聚酰亞胺光纖2與金屬管道1軸向平行；聚酰亞胺光纖2在金屬管道1表面構(gòu)成光纖監(jiān)測(cè)網(wǎng)；軸向和環(huán)向粘貼的聚酰亞胺光纖的間距可以按照繪制應(yīng)變?cè)茍D的精度需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，間距越小，應(yīng)變?cè)茍D精度越高。

步驟3：采用光頻域反射測(cè)量技術(shù)進(jìn)行金屬管道外壁分布式應(yīng)變測(cè)量，由光纖監(jiān)測(cè)網(wǎng)測(cè)得的環(huán)向應(yīng)變分布和軸向應(yīng)變分布，進(jìn)而繪制成金屬管道的環(huán)向應(yīng)變?cè)茍D和軸向應(yīng)變?cè)茍D；通過環(huán)向應(yīng)變?cè)茍D和軸向應(yīng)變?cè)茍D定位金屬管道腐蝕區(qū)發(fā)生的位置和腐蝕區(qū)范圍；

步驟4：根據(jù)金屬管道的彈性模量，由步驟3得到的腐蝕區(qū)的環(huán)向應(yīng)變和軸向應(yīng)變，計(jì)算得到腐蝕區(qū)的環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力；對(duì)于實(shí)際埋地環(huán)境條件下的金屬管道，金屬管道的徑向應(yīng)力和徑向應(yīng)變由金屬管道內(nèi)壓和金屬管道外壁的環(huán)境壓力產(chǎn)生，相比于環(huán)向和軸向應(yīng)力、應(yīng)變忽略不計(jì)，因此根據(jù)金屬管道材料的應(yīng)力失效準(zhǔn)則或應(yīng)變失效準(zhǔn)則進(jìn)行金屬管道的失效判斷。

本發(fā)明的有益效果：能夠?qū)饘俟艿赖陌踩珷顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)腐蝕缺陷進(jìn)行定位，獲得腐蝕發(fā)生的范圍，并且能夠直接通過金屬管道的應(yīng)力、應(yīng)變判斷金屬管道是否失效，這種方法具有安全可靠，測(cè)量精度高，對(duì)結(jié)構(gòu)無損的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是光纖監(jiān)測(cè)網(wǎng)示意圖。

圖中：1金屬管道；2聚酰亞胺光纖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例

步驟1：為了保證聚酰亞胺光纖2與金屬管道1外表面充分接觸，避免應(yīng)變傳遞導(dǎo)致的測(cè)量誤差，首先使用打磨機(jī)對(duì)金屬管道1外表面進(jìn)行拋光，去除油漆層，然后用脫脂棉球蘸無水酒精將打磨處擦洗干凈。

步驟2：采用環(huán)氧樹脂膠將聚酰亞胺光纖沿金屬管道環(huán)向以等間距螺旋式粘貼在金屬管道外壁，光纖與金屬管道環(huán)向的夾角控制在10°以內(nèi)；在環(huán)向粘貼好聚酰亞胺光纖之后，再將聚酰亞胺光纖以等間距往復(fù)平行的粘貼在金屬管道表面，聚酰亞胺光纖與金屬管道軸向平行，沿金屬管道環(huán)向和軸向粘貼的聚酰亞胺光纖在金屬管道表面構(gòu)成光纖監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

步驟3：金屬管道外壁分布式應(yīng)變測(cè)量采用基于光頻域反射測(cè)量技術(shù)的分布式光纖傳感系統(tǒng)。該測(cè)量技術(shù)所采用的可調(diào)諧波長(zhǎng)干涉技術(shù)，使得分布式應(yīng)變的測(cè)量可在幾十米長(zhǎng)的光纖上具有毫米級(jí)別的空間分辨率，應(yīng)變測(cè)試精度可達(dá)1微應(yīng)變。金屬管道使用過程中，內(nèi)部存在較大壓力，金屬管道腐蝕導(dǎo)致腐蝕區(qū)壁厚減小，在金屬管道內(nèi)部壓力作用下，腐蝕區(qū)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變集中，導(dǎo)致腐蝕區(qū)環(huán)向和軸向應(yīng)變大于無腐蝕區(qū)，因此在金屬管道正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，利用光纖監(jiān)測(cè)網(wǎng)測(cè)得的環(huán)向應(yīng)變分布和軸向應(yīng)變分布分別繪制成金屬管道的環(huán)向應(yīng)變?cè)茍D和軸向應(yīng)變?cè)茍D，通過應(yīng)變?cè)茍D就可以定位腐蝕發(fā)生的位置并獲得局部腐蝕發(fā)生的范圍。

步驟4：金屬管道材料的彈性模量是已知的，因此由腐蝕區(qū)的環(huán)向應(yīng)變和軸向應(yīng)變和可以計(jì)算得到腐蝕區(qū)的環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力；對(duì)于實(shí)際埋地環(huán)境條件下的金屬管道，其徑向應(yīng)力、應(yīng)變由管道內(nèi)壓和管道外壁的環(huán)境壓力產(chǎn)生，相比于環(huán)向和軸向應(yīng)力、應(yīng)變可以忽略不計(jì)。因此由環(huán)向應(yīng)變、應(yīng)力和軸向應(yīng)變、應(yīng)力就可以根據(jù)材料的應(yīng)力失效準(zhǔn)則或者應(yīng)變失效準(zhǔn)則進(jìn)行金屬管道的失效判斷。