[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

摘要

本发明公开了一种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，该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。本发明中时间探针单元与金属管壁紧密粘连，可确保管壁张开与时间探针的断开同步进行，提高试验数据的准确度；本发明的测试方法，通过利用断裂信号在电阻上呈现电压阶跃信号，测试方法安全可靠。

主权项

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……Li，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……ti，其中Li表示第i个时间探针单元到初始裂缝尖端的距离，ti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Vi=(Li‑Li‑1)∕(ti‑ ti‑1)，其中i=1、2、3……n；然后以位移(Li‑Li‑1)∕2+ Li为X轴和速度Vi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。