[发明专利]基于可视化的恒荷载作用下管道点蚀声学模拟测试装置及方法

说明书

基于可视化的恒荷载作用下管道点蚀声学模拟测试装置及方法，属于管道损伤监测技术领域。该装置中试件布置于支撑架上，试件的一端封闭，另一端连接管道，管道位于支撑架的夹板外端，管道上设置压力表、阀门、水泵，且管道末端与水箱相连；所述的试件上设置腐蚀点，参比电极、辅助电极分别设置于腐蚀点的两侧，工作电极设置于腐蚀点处，参比电极、工作电极、辅助电极均与电化学检测系统相连；所述的DIC高速显微成像系统用于采集腐蚀点的图像信息；所述的加热线圈共两个，分别设置于俯视点两侧的试件上；所述的声发射传感器设置于试件上，位于远离注水管道的最外侧，声发射传感器依次连接前置放大器和声发射系统。

技术领域

本发明属于管道损伤监测技术领域，涉及声发射检测技术，尤其涉及对管道腐蚀的声发射监测应用。

背景技术

在工业生产的过程中，管道点蚀是一种常见的损伤形式，且点蚀外观隐蔽，但是危害性巨大。它是管道应力腐蚀开裂的主要原因，导致巨大的经济损失。管道的裂纹主要产生于应力集中的点蚀坑处，只有准确的了解点蚀坑的应力状况与环境以及坑周围环境，才能准确点蚀危害有充分了解。点蚀坑处应力变化，取决于点蚀的大小、深度、以及状态变化。温度升高也会加剧这一反应，最终导致管道使用年限达不到预期目标，最终造成严重的财产损失。声发射作为常见的无损检测方法，对试件点蚀形成以及扩展的过程十分敏感，是对试件点蚀声信号进行连续监测的有效手段，通过一系列的声发射数据可以实时解读点蚀扩展情况，以此为基础通过分析实验获得的点蚀声发射信号，并提取其声信号特征，作为现场监测管道恒载腐蚀多耦合作用下的点蚀坑变化依据。

现有的管道点蚀检测方法模式较为单一，只针对某一特定条件工况变化，与真实复杂情况存在一定的差距，无法保证实验的有效性。

发明内容

为准确获取管道试件点蚀坑变化过程中的声发射信号，研究恒载、腐蚀环境、温度对点蚀坑的影响因素，本发明设计出对应的试验环境，为科学研究管道点蚀开裂机理提供有效的方法，帮助解决工程实际问题提供依据。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于可视化的恒荷载作用下管道点蚀声学模拟测试装置，包括声发射系统1、前置放大器2、声发射传感器3、试件4、支撑架5、参比电极6、DIC高速显微成像系统7、工作电极8、辅助电极9、加热线圈10、电化学检测系统11、压力表12、阀门13、水泵14、电动丝杠15和水箱16；所述的试件4布置于支撑架 5上，支撑架5能够通过电动丝杠15带动支撑架5两端的夹板移动；试件4的一端封闭，另一端连接管道，管道位于支撑架5的夹板外端，管道上设置压力表12、阀门13、水泵14，且管道末端与水箱16相连；所述的试件4上设置腐蚀点，参比电极6、辅助电极9分别设置于腐蚀点的两侧，工作电极8设置于腐蚀点处，参比电极6、工作电极8、辅助电极9均与电化学检测系统11相连；所述的DIC高速显微成像系统7用于采集腐蚀点的图像信息；所述的加热线圈 10共两个，分别设置于腐蚀点两侧的试件4上；所述的声发射传感器3设置于试件4上，位于远离注水管道的最外侧，声发射传感器3依次连接前置放大器2和声发射系统1。

进一步地，所述的试件4截面为六边形。

基于可视化的恒荷载作用下管道点蚀声学模拟测试方法，具体如下：

(1)将试件4中间部分打薄，形成一个薄弱区，然后在薄弱区的每个边中间再次打磨出一个腐蚀坑；

(2)将预处理好的带有腐蚀坑的试件4安装在支撑架5上，通过电动丝杠 15带动支撑架5两端的夹板移动，夹板加紧后电动丝杠15停止工作，实现对试件4的固定；

(3)打开水泵14，将液体从水箱16传输到试件4中，当压力表12示数到达规定的压力时关闭阀门13和水泵14，此时试件4受到恒定的静压力；

(4)向试件4中间预处理好的腐蚀坑滴加腐蚀液，打开电化学检测系统11，利用线性极化法进行腐蚀监测；