本发明专利技术公开一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀装置与测试方法，适用于不同种类的纤维复合材料，以及不同加固工艺和缺陷类型的FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀测试，包括FRP加固缺陷管道模块、加压水泵、循环池模块、直流电源、水压采集模块和应变采集模块。缺陷管道采用钢管，通过在钢管内外构建电解池，可实现钢管的快速电化学腐蚀。钢管在发生腐蚀和内部压力变化的过程中，钢管表面会发生应变变换；通过在钢管表面缠绕光纤，并采用光纤解调仪对应变进行采集，构建应变与监测位置的关系，可实现对钢管表面的应变场变化监测。本试验装置与测试方法具有安装简易、工况多样的优势，弥补了现有FRP加固缺陷管道测试装置及测试方法的不足。足。足。
【技术实现步骤摘要】
一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀装置与测试方法
[0001]本专利技术属于电化学腐蚀实验器材领域，具体涉及一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀装置与测试方法。
技术介绍
[0002]金属管道被广泛应用于陆地与海底的石油气运输管线中，在长期服役过程中，受到环境电化学腐蚀影响，面临着管壁减薄、穿孔、破口、裂缝等缺陷问题，进而降低管道结构的承载力，造成严重的人身财产损失。
[0003]纤维复合材料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，常见的FRP材料有碳纤维复合材料(CFRP)、玻璃纤维复合材料(GFRP)、玄武岩纤维复合材料(BFRP)。FRP可有效应用于结构的加固与修复工况中，通过将FRP层粘结在缺陷管道的缺陷部位，可实现对缺陷管道的FRP加固，提高结构的承载力，以达到结构修复目的。常用加固工艺包括手糊法、真空灌注法、缠绕法等，将纤维布与浸渍胶紧密缠绕在缺陷管道表面，使得纤维布被浸渍胶完全浸渍，固化后形成FRP加固层，实现对管道的加固作用。但FRP加固缺陷管道，仅对管道外表面进行增强修复，并不能阻止管道内部电化学腐蚀的继续发展，管内的腐蚀液体的流动、管内压力升降可能加速管道内壁腐蚀；随着程度的进一步加深，可能使得FRP加固层发生变形、渗漏、失效等问题，因此需要对FRP加固缺陷管道进行电化学腐蚀后的极限承载液压性能研究。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀装置，适用于不同种类的纤维复合材料，以及不同加固工艺和缺陷类型的FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀测试，并可实现无液压静止溶液、高液压静止溶液、高液压流动溶液的三种溶液工况，可实现不同电化学腐蚀程度下管道缺陷部位随液压变化的应变场监测，可实现FRP加固管道的快速电化学腐蚀与极限承载液压测试一体化功能。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀装置，包括FRP加固缺陷管道模块、加压水泵、循环池模块、直流电源、水压采集模块和应变采集模块，所述的加压水泵将溶液从循环池压入FRP加固缺陷管道模块的进水口，溶液从FRP加固缺陷管道模块上端出水口排出到循环池模块中，循环池模块对溶液进行稳压、沉降后重新被加压水泵抽取，实现溶液的循环，所述的直流电源的正极与FRP加固缺陷管道模块的阳极电极连接，负极与FRP加固缺陷管道模块内部的阴极电极连接，FRP加固缺陷管道模块表面通过导体进行接地处理，从而实现FRP加固缺陷管道模块内壁的快速电化学腐蚀；水压采集模块的水压传感器固定在FRP加固缺陷管道模块顶部，用以实时监测FRP加固缺陷管道模块内部水压变化；应变采集模块的应变光纤缠绕在FRP加固缺陷管道模块表面，用于监测FRP加固缺陷管道模块表面的应变场变化；通过加压水泵向FRP加固缺陷管道模块内压入所需压力溶液，实现无液压静止溶液、高液压静止溶液和高液压流动溶液的三种溶液工况，同时向
FRP加固缺陷管道模块通直流电，从而实现FRP加固缺陷管道模块的加速电化学腐蚀；在通入所需时间的直流电流后，清零FRP加固缺陷管道模块的水压，并重新加压直至FRP加固缺陷管道模块损坏，从而实现对加速电化学腐蚀后的FRP加固缺陷管道模块的极限承载液压测试；
[0006]所述的FRP加固缺陷管道模块包括缺陷管道、FRP层、支撑底座、法兰顶盘、单向阀、进水球阀、出水球阀、阴极电极和阳极电极，所述的支撑底座上端通过法兰螺栓与缺陷管道下端连接，缺陷管道上端通过法兰螺栓与法兰顶盘连接，单向阀上端与支撑底座连接，进水球阀与单向阀下端连接，进水球阀作为FRP加固缺陷管道模块的进水口，法兰顶盘分别安装有出水球阀和水压传感器，出水球阀作为FRP加固缺陷管道模块的出水口；法兰顶盘中心固定连接有阴极电极接口，阴极电极通过阴极电极接口插入到缺陷管道内部，缺陷管道侧壁外表面靠近其上、下端均部固定连接有阳极电极；缺陷管道侧壁中部预制有缺陷，缺陷管道内表面的非缺陷区、法兰底盘内壁和法兰顶盘内壁均涂覆有保护层；应变光纤缠绕在缺陷管道表面，并用环氧树脂胶粘剂固化封装；采用FRP层在外部加固缺陷管道的缺陷部位。
[0007]进一步的，所述的循环池模块包括稳流池、沉降池和抽水池，FRP加固缺陷管道模块的出水口通过管道与稳流池连接，并深入稳流池底部，用于释放水压；稳流池内的上方溶液通过管道流入沉降池，使得杂质沉降到底部；沉降池内上方澄清溶液进一步流入抽水池，加压水泵从抽水池底部重新抽取溶液。
[0008]进一步的，所述的缺陷管道整体长度应该至少大于FRP层加固宽度的1.5倍，且缺陷区域应位于缺陷管道中间；所述的缺陷管道的最小长度应为其外径的10倍。
[0009]进一步的，所述的溶液为离子溶液，所述的阴极电极为导电铂棒或碳棒，所述的阳极电极为铂制电极。
[0010]进一步的，所述的应变采集模块包括应变光纤和光纤解调仪；应变光纤缠绕在缺陷管道表面，用于监测缺陷管道表面应变场，缠绕间距应在缠绕宽度的1/100以下。
[0011]本专利技术的另一目的是提供一种通过如上所述的电化学腐蚀装置得出的测试方法，包括快速电化学腐蚀测试方法和极限承载液压测试方法，
[0012]所述的快速电化学腐蚀测试方法如下：在钢管道表面预制所需缺陷，包括管壁减薄、穿孔、破口或裂缝；打开进水球阀与出水球阀，启动加压水泵，并以小水压向缺陷管道内注入溶液，当管道内空气排尽后，关闭加压水泵，关闭出水球阀，清零水压传感器和应变光纤采集数据；水压传感器和应变光纤开始采集数据，并同步打开加压水泵，向缺陷管道内加压至所需液压，通过调整加压水泵、进水球阀与出水球阀，实现所需溶液工况，包括无液压静止溶液、高液压静止溶液、高液压流动溶液；打开直流电源，向缺陷管道通所需电流的直流电，并达到所需时长；关闭所有设备，打开出水球阀，清除缺陷管道内部液压，完成缺陷管道的快速电化学腐蚀，同时获得缺陷管道应变场随时间的变化关系。
[0013]所述的极限承载液压测试方法如下：打开进水球阀与出水球阀，启动加压水泵，并以小水压向缺陷管道内注水，当管道内空气排尽后，关闭加压水泵，关闭出水球阀，清零水压传感器、应变光纤采集数据；水压传感器和应变光纤开始采集数据，并同步打开加压水泵向缺陷管道内加压，加压采用分级加压法，直至FRP加固缺陷管道发生破坏；关闭所有设备，获得缺陷管道应变场与加载水压的变化关系。
[0014]本专利技术具有以下优点及有益效果：本专利技术可适用于不同加固工艺、多种缺陷类型
的FRP加固缺陷管道；可实现无液压静止溶液、高液压静止溶液、高液压流动溶液的三种溶液工况；可获得不同电化学腐蚀程度下管道缺陷部位的应变场随液压变化监测；可实现FRP加固管道的快速电化学腐蚀与极限承载液压测试的一体化功能；本试验装置与测试方法具有安装简易、工况多样的优势，弥补了现有FRP加固缺陷管道测试装置及测试方法的不足。
附图说明
[0015]图1为一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀测试方法的流程图；
[0016]图2为一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀装置的整体图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀装置，包括FRP加固缺陷管道模块、加压水泵、循环池模块、直流电源、水压采集模块和应变采集模块，其特征在于：所述的加压水泵将溶液从循环池压入FRP加固缺陷管道模块的进水口，溶液从FRP加固缺陷管道模块上端出水口排出到循环池模块中，循环池模块对溶液进行稳压、沉降后重新被加压水泵抽取，实现溶液的循环，所述的直流电源的正极与FRP加固缺陷管道模块的阳极电极连接，负极与FRP加固缺陷管道模块内部的阴极电极连接，FRP加固缺陷管道模块表面通过导体进行接地处理，从而实现FRP加固缺陷管道模块内壁的快速电化学腐蚀；水压采集模块的水压传感器固定在FRP加固缺陷管道模块顶部，用以实时监测FRP加固缺陷管道模块内部水压变化；应变采集模块的应变光纤缠绕在FRP加固缺陷管道模块表面，用于监测FRP加固缺陷管道模块表面的应变场变化；通过加压水泵向FRP加固缺陷管道模块内压入所需压力溶液，实现无液压静止溶液、高液压静止溶液和高液压流动溶液的三种溶液工况，同时向FRP加固缺陷管道模块通直流电，从而实现FRP加固缺陷管道模块的加速电化学腐蚀；在通入所需时间的直流电流后，清零FRP加固缺陷管道模块的水压，并重新加压直至FRP加固缺陷管道模块损坏，从而实现对加速电化学腐蚀后的FRP加固缺陷管道模块的极限承载液压测试；所述的FRP加固缺陷管道模块包括缺陷管道、FRP层、支撑底座、法兰顶盘、单向阀、进水球阀、出水球阀、阴极电极和阳极电极，所述的支撑底座上端通过法兰螺栓与缺陷管道下端连接，缺陷管道上端通过法兰螺栓与法兰顶盘连接，单向阀上端与支撑底座连接，进水球阀与单向阀下端连接，进水球阀作为FRP加固缺陷管道模块的进水口，法兰顶盘分别安装有出水球阀和水压传感器，出水球阀作为FRP加固缺陷管道模块的出水口；法兰顶盘中心固定连接有阴极电极接口，阴极电极通过阴极电极接口插入到缺陷管道内部，缺陷管道侧壁外表面靠近其上、下端均部固定连接有阳极电极；缺陷管道侧壁中部预制有缺陷，缺陷管道内表面的非缺陷区、法兰底盘内壁和法兰顶盘内壁均涂覆有保护层；应变光纤缠绕在缺陷管道表面，并用环氧树脂胶粘剂固化封装；采用FRP层在外部加固缺陷管道的缺陷部位。2.根据权利要求1所述的一种FRP加固缺陷管道的电化学腐蚀装置，其特征在于：所述的循环池模块包括稳流池、沉降...
【专利技术属性】
技术研发人员：咸贵军，施佳君，孔德奥，李承高，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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