[发明专利]金属管气压爆破试验的管壁裂纹扩展速度测试装置及方法

权利要求书

1.一种金属管气压爆破试验的管壁裂纹扩展速度测试方法，该方法采用的装置包括用于高压输气金属管、若干个时间探针单元和动态信号采集系统，在金属管中心管壁上安装有聚能切割器，所述时间探针单元缠绕在金属管上，每个时间探针单元和一个电阻元件串联成一个并联支路，稳压电源给每个并联支路供电，动态信号采集系统各通道分别采集每个并联支路中电阻元件的电压，动态信号采集系统输出端与计算机连接；将时间探针单元、电阻元件和稳压电源连接成闭合回路，使用动态信号采集系统采集电阻元件的电压，利用时间探针单元通断状态的改变形成电压阶跃信号，以获得裂纹尖端的到达时间，由两个阶跃信号产生的时间差间接得到裂纹扩展区间速度，其特征在于，包括以下步骤：

1）打磨除锈：用打磨机将安装时间探针单元处的金属管外壁面进行表面抛光除锈；

2）清洗：用酒精和纱布处理打磨过的管壁表面；

3）安装：将线型聚能切割器安装在金属管中心上，与金属管母线平行，将时间探针单元沿管壁安装位置缠绕金属管，然后用502胶固定，再用环氧树脂粘贴胶将时间探针单元覆盖，使其与管壁紧密粘连；

4）时间探针单元的连接：每个时间探针单元的一端通过电阻元件与稳压电源的正极连接，另一端与稳压电源负极连接；动态信号采集系统各通道信号输入端分别与各电阻元件正极连接，接地端与各电阻元件负极连接；动态信号采集系统的数据输出端与计算机连接；

5）设初始裂缝尖端位置L₀为0，初始裂缝位置时间探针单元形成电压阶跃信号的时刻t₀为0；其余时间探针单元从初始裂缝开始依次标记为L₁、L₂、L₃……L_i，与其对应的计算机上形成电压阶跃信号的时间依次记为t₁、t₂、t₃……t_i，其中L_i表示第i个时间探针单元到初始裂缝尖端的距离，t_i表示裂纹传播到第i个时间探针单元的时间；则裂纹经过相邻时间探针单元的平均速度V_i=(L_i-L_i-1)∕(t_i- t_i-1)，其中i=1、2、3……n；然后以位移(L_i-L_i-1)∕2+ L_i为X轴和速度V_i为Y轴绘出距离-速度曲线，即可得到裂纹扩展到相应位置时所对应的裂纹扩展区间速度。

2.根据权利要求1所述的金属管气压爆破试验的管壁裂纹扩展速度测试方法，其特征在于：所述时间探针单元为直径0.2 mm～0.8mm、长度为金属管外壁面周长的漆包铜线。

3.根据权利要求2所述的金属管气压爆破试验的管壁裂纹扩展速度测试方法，其特征在于：所述时间探针单元中心位于初始裂纹所在的管壁母线上，时间探针单元绕金属管截面180°安装在金属管外壁面上，垂直于管壁母线。

4.根据权利要求3所述的金属管气压爆破试验的管壁裂纹扩展速度测试方法，其特征在于：所述时间探针单元在管壁上的布置间距为0.25m～1.0m。

5.根据权利要求1所述的金属管气压爆破试验的管壁裂纹扩展速度测试方法，其特征在于：所述步骤3）中环氧树脂粘贴胶覆盖的宽度不小于1cm，厚度不小于3mm。