[发明专利]一种杆件载荷性能无损测试装置

说明书

本发明涉及一种杆件载荷性能无损测试装置，包括超声测试模块和智能分析与输出模块。超声测试模块用于向杆件中加载超声波，利用超声波的声弹性原理而得到杆件的应力，进而得到杆件的实际载荷数据。智能输出与分析模块与超声测试模块相连接，用于获得杆件的实际载荷数据并进行显示、在杆件的实际载荷数据异常时报警。本发明利用声弹性原理，能够方便、快捷、高效地对杆件进行无损测试，以获得杆件的载荷，其安全性较高，适用范围广，测试精度高。

技术领域

本发明属于杆件载荷测试技术领域，具体涉及一种杆件载荷性能无损测试装置。

背景技术

管道支吊架一般可以分为如附图2所示的变力弹簧支吊架2(类似于普通弹簧，越压缩，荷载越大)、如附图3所示的恒力弹簧支吊架3(随着弹簧压缩或回弹，恒力弹簧支吊架提供的荷载保持不变)、如附图1所示的各种约束的刚性吊架1(限制各向的位移，如刚性拉杆等)，其中变力弹簧支吊架与恒力弹簧支吊架统称为弹性吊架。管道支吊架的主要功能是承载管道的重量、控制管道的热位移和限制管道的振动，其中主要部件为杆件。管道支吊架的荷载是否符合设计要求，直接关系到高温高压管道的应力状态、管系能否安全运行，因此需要对管道支吊架的载荷，即其杆件的载荷进行测试，消除存在的安全隐患。

目前获知管道支吊架荷载性能的无损测试方法主要有弹性支吊架刻度铭牌直接读取法、现场应变测试法(应变法)、现场振动频率测试法(振动频率法)、X射线法等。

1、铭牌读取法

目前管道支吊架安装时，安装单位仅仅将支吊架安装完毕后，再解除临时固定装置，即完成安装。对于变力弹簧吊架，依据弹簧刻度牌来推测弹簧荷载，误差极大；对于恒力弹簧吊架，由于只有位移指针，没有荷载指示牌，无法得知实际荷载；对于各向约束等刚性部件，没有荷载指示，无法得知实际荷载。因此支吊架安装完毕后，吊架的实际荷载是根据经验进行推测，无法准确获知其实际荷载。

2、应变法

应变法需要对测试部件，一般为支吊架的拉杆上安装应变片或应变计，并连接相应电路等设备，配合手拉葫芦等对支吊架进行载荷加载和卸载。通过测量被测物体的变形来换算成杆件荷载。由于应力应变测量技术只能够测量两个状态的变化量，因此为实测吊架荷载，但由于需要一定的辅助设备对支吊架进行加卸载，该方法一般在力学实验室应用较多，而在大荷载和现场测试时，加卸载极为不便，测试工作量及配合工作量巨大，而且效率较低，无法大面积实施。

而且，采用应力应变测量技术进行吊架荷载测试需要复杂的辅助工器具进行加卸载。现场常采用多个手拉葫芦辅助的方法。即一个手拉葫芦固定管道(防止试验时发生意外，造成管道冲击)，另外一个或两个手拉葫芦根据实际情况固定在支吊架上，进行支吊架加载与卸载。由于手拉葫芦不可避免与拉杆相碰，因此对测试结果不可避免的产生不利影响。

3、振动频率法

由振动的动力学理论可知，拉杆应力变化将引起拉杆固有频率的变化。理论上通过测量拉杆的固有频率(如敲击法)来计算拉杆应力，进而得出拉杆的荷载。但在实际应用时，振动频率法需要测试拉杆在工作状态下的自振频率，但支吊架拉杆的头尾结构较多、拉杆中间存在连接件或花篮螺丝，振动频率受约束形式等其他因素影响较大，测试精度较差，现较少使用。

4、X射线法

X射线法是根据衍射线的角度、形状、强度变化来测定材料表层微小区域的应力。由于需要X射线，因此测试设备较大且昂贵，仅能测试表层应力，测试误差约为10MPa，精度不高。同时X射线带来的放射性安全问题也限制了现场应用，危险性较高，一般不采用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够便捷、高效、安全地对杆件载荷进行无损测试的装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：