本发明专利技术公开了一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法，步骤如下：将目标管道切割成带环焊缝的试件片，所述环焊缝位于试件片中部；试件片退火，消除残余应力；试件片消磁，消除因本体磁化和缺陷产生的内部磁场；利用拉伸试验机和磁梯度张量定点监测装置对试件片进行拉伸实验，实时监测环焊缝磁梯度张量变化情况；建立环焊缝失效临界指标和磁梯度张量预警体系。本发明专利技术采用试件片间接反映管道的物理性能和安全状态，更便于开展实验。磁梯度张量定点监测装置不会因为试件片在拉伸载荷下变形而改变监测位置，能够准确判断环焊缝是否发生变形和失效；能够实现管道在拉伸载荷下环焊缝变形甚至断裂的精确预警。环焊缝变形甚至断裂的精确预警。环焊缝变形甚至断裂的精确预警。
【技术实现步骤摘要】
一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法
[0001]本专利技术涉及磁监测
，特别涉及一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法。
技术介绍
[0002]磁异常探测技术具有不受空气、土壤等介质影响的优点，目前已被广泛应用于铁磁体管道的磁异常缺陷检测。磁检测技术主要有磁场总量、分量和磁梯度张量检测。基于磁梯度张量的测试方法的优势在于：1)测量结果更准确，与地磁倾角和地磁偏角无关；2)可以利用快速反演目标的位置；3)可以有效避免地磁场和背景磁场影响。当前磁梯度张量测量系统开发技术领先的主要有德国的LTS
‑
SQUID、美国的HTS
‑
SQUID及澳大利亚的GETMAG磁力梯度张量测量系统。磁力梯度张量技术已广泛应用于军事方面的场源实时定位跟踪、环境方面的UXO及其他铁磁性物质的探测、资源勘探方面的场源细微结构走向的识别等。
[0003]铁磁体管道在外力拉伸作用时，磁信号会随着发生变化。目前，磁梯度张量测量技术主要用于油气管道本体的缺陷检测，没有形成专用于环焊缝的磁信号监测。管道环焊缝由于几何、材料的不连续或者在加工时产生了微观和宏观缺陷，如果承受外加载荷的应力作用，会导致该区域存在应力集中，进而使环焊缝缺陷发展成裂纹，一旦达到管道的极限承受状态就会造成管道失效。因此，对管道环焊缝部位进行诊断是预防管道失效的有效方式。但目前人工评估的方式效率低，误判率高，缺乏直接用于拉伸载荷下环焊缝失效预警体系，并且目前的监测手段在管道受外力作用下产生变形或者位移后，检测部位可能会发生位移，不能实现定点监测。
技术实现思路
[0004]针对上述问题，本专利技术旨在提供一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法。将目标管道切割成带环焊缝的试件片，试件片经过退火消磁后，消除残余应力和内部磁场的影响；采用试件片代替管道开展拉伸实验和磁梯度张量信号测试，能够间接反映管道的物理性能和安全状态。利用拉伸实验机和磁梯度张量定点监测装置对带环焊缝试件片进行定点监测实验，磁梯度张量定点监测装置不会因为试件片的拉伸变形而改变监测位置，能够实现管道在拉伸载荷下环焊缝变形直至断裂的磁梯度张量数据的监测和采集，进一步建立环焊缝的失效临界指标和磁梯度张量预警体系，实现环焊缝安全状态的精确预警，从而保障管道的安全运营。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法。
[0006]一方面，提供一种磁梯度张量定点监测装置，包括4个3分量磁应力检测仪，垫板，十字架，垫板紧固夹具和螺栓。
[0007]作为选优，所述4个3分量磁应力检测仪分别安装在十字架的4个方位，与计算机相连，实现数据的实时监测和储存。采用磁梯度张量对环焊缝磁信号进行定点监测，所述磁梯
度张量可通过4个3分量磁应力检测仪计算求得。所述磁梯度张量信号按下式计算：
[0008][0009][0010]式中：G为磁梯度张量，nT/m；L为对边磁应力检测仪的距离，m；为磁感应强度，T；μ0为真空磁导率，4π
×
10
‑7H/m；为磁矩A﹒m2；r为磁应力检测仪与待测位置的距离，m；为磁应力检测仪与待测位置的矢量距离，m；x，y，z表示3个矢量方向；1，2，3，4表示4个磁应力检测仪。
[0011]作为选优，所述十字架由硬质玻璃制成，通过铝合金铆钉连接固定在垫板上。所述十字架上设置无磁防护壳，防止装置磁化对结果的干扰，磁应力检测仪安装在防护壳内。保护磁应力检测仪，防止磁应力检测仪在实验过程中掉落。所述垫板由无磁硬质铝合金制成，通过垫板紧固夹具和螺栓固定在试件上。
[0012]作为选优，十字架与垫板安装方向呈45
°
夹角，以保证拉伸实验时有足够的操作空间。
[0013]作为选优，垫板仅在试件上端固定，调整垫板位置，使监测点位在环焊缝中部位置。在试件片拉伸过程中，所述垫板会随着试件片上端一起移动，即可保证监测位置不变，不会因为试件片的拉伸变形而改变监测位置。
[0014]另一方面，还提供一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法，包括以下步骤：
[0015]S1、收集目标管道基本信息，包括管道钢材、管道尺寸、壁厚、环焊缝参数。将目标管道切割成带环焊缝的试件片。
[0016]作为选优，所述环焊缝位于试件片中部。
[0017]S2、对试件片进行退火处理，消除在加工过程中产生的残余应力。
[0018]S3、对试件片进行消磁处理，消除因试件片本体磁化和加工缺陷产生的内部磁场带来的影响。
[0019]作为选优，将试件片置于消磁机上，沿着消磁机横向和纵向方向各消磁操作两次。
[0020]S4、利用拉伸试验机和磁梯度张量定点监测装置对试件片进行拉伸实验。所述实验步骤为：
[0021]S41、将磁梯度张量定点监测装置的垫板一侧固定在试件片上端，调节垫板位置和监测点位，所述监测点位应在环焊缝中部位置。
[0022]S42、将带磁梯度张量定点监测装置的试件片装夹在拉伸试验机的夹具上。
[0023]作为选优，垫板不能被拉伸试验机夹具夹持。
[0024]S43、进行拉伸实验，按2mm/min的速度拉伸所述试件片，实时监测采集试件片环焊缝在拉伸过程中的磁梯度张量信号，直至试件片被拉断。
[0025]S44、卸载，拆除磁梯度张量定点监测装置，取下试件片。
[0026]S5、分析环焊缝磁梯度张量变化情况，建立环焊缝的失效临界指标和磁梯度张量预警体系。试件片拉伸实验过程中存在5个阶段，包括弹性阶段，屈服阶段，强化阶段，紧缩阶段和断裂。
[0027]作为优选，所述环焊缝的失效临界指标分为4个临界状态，包括弹性临界，屈服临界，强化临界和紧缩临界。
[0028]作为选优，按照所述5个阶段，磁梯度张量预警体系分为5个安全等级。所述磁梯度张量预警体系具体为：
[0029]Ⅰ级无风险，磁梯度张量值＜弹性临界，环焊缝的磁梯度张量信号处于弹性阶段，环焊缝虽受到外部载荷作用，但管道环焊缝以及管道本体均能正常运行，不存在安全风险；
[0030]Ⅱ级低风险，弹性临界≤磁梯度张量值＜屈服临界，环焊缝的磁梯度张量信号处于屈服阶段，环焊缝受到较大外部载荷作用，应对管道进行线路排查，扫除潜在风险；
[0031]Ⅲ级中风险，屈服临界≤磁梯度张量值＜强化临界，环焊缝的磁梯度张量信号处于强化阶段，环焊缝存在失效风险，应立即维修，管道本体监控使用；
[0032]Ⅳ级高风险，强化临界≤磁梯度张量值＜紧缩临界，环焊缝的磁梯度张量信号处于紧缩阶段，环焊缝已经存在严重安全风险，管段不能继续使用，应更换；
[0033]Ⅴ
级安全事故，磁梯度张量值≥紧缩临界，环焊缝断裂，管道发生安全事故，应立即停运抢修。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]本专利技术提供的一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法，其特征在于，包括一种磁梯度张量定点监测装置和一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法。2.根据权利要求1所述一种磁梯度张量定点监测装置，其特征在于，包括4个3分量磁应力检测仪，垫板，十字架，垫板紧固夹具和螺栓。3.根据权利要求2所述4个3分量磁应力检测仪分别安装在十字架的4个方位，与计算机相连，实现数据的实时监测和储存，采用磁梯度张量对环焊缝磁信号进行定点监测，所述磁梯度张量可通过4个3分量磁应力检测仪检测数据计算求得，所述磁梯度张量信号按式(1)和式(2)计算：和式(2)计算：式中：G为磁梯度张量，nT/m；L为对边磁应力检测仪的距离，m；为磁感应强度，T；μ0为真空磁导率，4π
×
10
‑7H/m；为磁矩A﹒m2；r为磁应力检测仪与待测位置的距离，m；为磁应力检测仪与待测位置的矢量距离，m；x，y，z表示3个矢量方向；1，2，3，4表示4个磁应力检测仪。4.根据权利要求2、3所述十字架由硬质玻璃制成，通过铝合金铆钉连接固定在垫板上；所述十字架上设置无磁防护壳，防止装置磁化对结果的干扰，磁应力检测仪安装在防护壳内，保护磁应力检测仪，防止磁应力检测仪在实验过程中掉落；所述垫板由无磁硬质铝合金制成，通过垫板紧固夹具和螺栓固定在试件上。5.根据权利要求2
‑
4所述十字架与垫板安装方向呈45
°
夹角，以保证拉伸实验时有足够的操作空间；所述垫板仅在试件上端固定，调整垫板位置，使监测点位在环焊缝中部位置，在试件片拉伸过程中，所述垫板会随着试件片上端一起移动，即可保证监测位置不变，不会因为试件片的拉伸变形而改变监测位置。6.根据权利要求1所述一种拉伸载荷下环焊缝磁梯度张量定点监测预警方法，包括以下步骤：S61、收集目标管道基本信息，包括管道钢材、管道尺寸、壁厚、环焊缝参数，将目标管道切割成带环焊缝的试件片，所述环焊缝位于试件片中部；S62、对试件片进...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏国强，廖柯熹，何腾蛟，何国玺，田志远，唐鑫，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。