一种输气管道腐蚀疲劳裂纹扩展趋势的分形维数表征方法技术

一种输气管道腐蚀疲劳裂纹扩展趋势的分形维数表征方法，包括以下步骤：首先，切取L360管壁材料并制成CT试样；其次，对管道裂纹进行疲劳前的噪声测试以及分形维数计算；再次，在疲劳机上对CT试样进行腐蚀疲劳试验；最后，对腐蚀疲劳裂纹进行噪声测试并计算分形维数；根据疲劳前后所计算得到的裂纹噪声的分形维数变化，可以反映出油气管道疲劳裂纹的扩展趋势；由于本发明专利技术是对试样进行低频噪声测试和计算，其行为本身不会对样品产生破坏，故而是一种无损检测手段；再者，该测试可以在绝大部分金属管道上进行，具有较广的适用性。

Fractal dimension representation method for corrosion fatigue crack growth trend of gas transmission pipeline

A trend of gas pipeline corrosion fatigue crack propagation is characterized by fractal dimension method, which comprises the following steps: firstly, cutting the wall material made of CT and L360 samples; secondly, the fatigue before the noise test and the calculation of fractal dimension of pipeline crack; thirdly, corrosion fatigue test of CT specimen in fatigue machine; finally and the noise test of corrosion fatigue crack and the calculation of fractal dimension; fractal dimension according to the changes before and after fatigue crack noise calculated, can reflect the expansion trend of fatigue crack of oil and gas pipeline; the invention of low noise measurement and calculation of the sample, its behavior itself will not cause damage to the sample, so it is a a nondestructive test method; furthermore, the test can be performed in most of the metal pipe, has wide applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种输气管道腐蚀疲劳裂纹扩展趋势的分形维数表征方法
本专利技术涉及一种输气管道腐蚀疲劳裂纹扩展趋势的分形维数表征方法。具体涉及L360输气管道腐蚀疲劳扩展裂纹的低频噪声分形维数表征方法。该方法首先测量腐蚀疲劳前后管道裂纹的低频噪声数据并计算其分形维数值，然后，根据计算所得的分形维数变化，反映出油气管道疲劳裂纹的扩展趋势。
技术介绍
我国能源储藏在地域上分布不均衡。西部地区的塔里木盆地、柴达木盆地、陕甘宁和四川盆地蕴藏着26万亿立方米的天然气资源和丰富的石油资源，约占全国陆上天然气资源87％。由于我国经济的高速发展，尤其是东部发达地区对石油天然气等能源的需求不断攀升。大量的能源需要从西部地区输送到东部。管道输送是石油天然气运输的主要方式。近年来，随着我国天然气需求的不断增加，高压、大直径输送和数字化管理是当前天然气管道建设的发展趋势。然而，天然气中含有一定量的H2S(如大港油田H2S含量1.4％，内蒙长庆气田1.5％)，H2S不但具有毒性，还具有强烈的腐蚀性。含有H2S的酸性气体的天然气在输送过程中会对管道产生腐蚀。尤其是新建管道，管道打压试验时遗留的水较多，水的存在会加速H2S酸性气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输气管道腐蚀疲劳裂纹扩展趋势的分形维数表征方法，其特征在于，包括以下步骤：一、对L360套管道进行切取制样，预制疲劳裂纹并清洗1)切取管材：试验材料取自普光气田某条管道，设计压力为11MPa，壁厚17.5mm，按照规范，试验试样应按CR方向取样，其中C表示裂纹表面的法线方向，即圆周方向；R表示裂纹沿壁厚扩展方向，由于管道管壁很薄，不按CR取向切取试样，只按CL取向在管材上切取试样，L为裂纹扩展方向，按CL取向截取母材样品3件；2)制备CT试样：按照GB/T 6398—2000标准制作CT试样，上述弧形样品取下后，直接加工出平板结构，且为含穿透裂纹的标准紧凑拉伸试样，即CT试样，CT试样W＝...

【技术特征摘要】
1.一种输气管道腐蚀疲劳裂纹扩展趋势的分形维数表征方法，其特征在于，包括以下步骤：一、对L360套管道进行切取制样，预制疲劳裂纹并清洗1)切取管材：试验材料取自普光气田某条管道，设计压力为11MPa，壁厚17.5mm，按照规范，试验试样应按CR方向取样，其中C表示裂纹表面的法线方向，即圆周方向；R表示裂纹沿壁厚扩展方向，由于管道管壁很薄，不按CR取向切取试样，只按CL取向在管材上切取试样，L为裂纹扩展方向，按CL取向截取母材样品3件；2)制备CT试样：按照GB/T6398—2000标准制作CT试样，上述弧形样品取下后，直接加工出平板结构，且为含穿透裂纹的标准紧凑拉伸试样，即CT试样，CT试样W＝65mm，厚B＝15mm，用0.2mm的钼丝，切割出长5mm的裂纹源；3)预制疲劳裂纹：为便于裂纹起裂和减少预制疲劳裂纹所用的时间，试验前先对试样进行疲劳裂纹预制，预裂载荷比0.1，最大载荷10kN，预制出的疲劳裂纹长度约1.5-2mm；4)清洗：首先进行CT试样表面除锈将CT试样在除锈液中浸泡20-30分钟；然后将CT试样取出，用去离子水冲洗2-3分钟，去除表面附着的多余除锈液(注意：去离子水冲洗时，CT试样的表面要与水流方向平行)；最后将样品用夹具挂起，吹干；二、疲劳试验前，测试并采集CT样品的低频噪声在CT试样的预制裂纹两侧，各焊接两根引线，连接到低频噪声测试平台上，噪声测试平台主要组成有偏置电路，低噪声放大器，计算机采集系统，整个噪声测试平台搭建在Cu网电磁屏蔽室中，噪声测试平台各部分主要功用如下：1)偏置电路：为被测CT试样提供所需的电压；2)低噪声放大器：由于低频噪声信号极其微弱，必须将信号充分的放大，这样数据采集卡才能够有效采集和量化；3)计算机采集系统：此模块将低噪声放大器输出的模拟噪声信号转换为数字信号并送入计算机进行存储；4)电磁屏蔽室：由于低频噪声信号极其微弱，很容易受到外界电磁干扰，因此整个测试系统须置于电磁屏蔽环境中；三、计算疲劳前低频噪声的分形维数D选用盒计数法计算分形维数，主要方法如下：用边长为r的正方形格子覆盖噪声信号图形，统计出覆盖格子中含有噪声点的格子数目N(r)，每次改变正方形格子边长r的大小，得到不同的N(r)，也即得到一组数据(ri，N(ri))，满足:N(r)∝r-D(3)式中：N(r)为含有噪声点的格子数目，r为正方形格子边长，D为分形维数；四、对CT试样进行腐蚀疲劳试验将样品从低频噪声测试系统中取出，在试样的裂纹周围采用特种防漏胶构造封闭空间，用医用注射器将H2S饱和水溶液注入空腔，将样品放置在MTS810-250型液压伺服试验机上，试验机自动记录试验过程中的载荷、位移和裂纹长度的信息，所采用载荷比R＝Pmin/Pmax＝0.1，最大载荷Pmax＝10kN，加载频率5Hz，加载波形为正弦波；在疲劳扩展中，裂纹尺寸a随着疲劳循环次数N增加而增长，裂纹尖端应力强度因子变化幅度ΔK也随之不断变化，通过记录试验中某一裂纹扩展长度a与对应的循环次数N的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢端，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61