當(dāng)油氣輸送管道因外力作用而產(chǎn)生裂紋，而裂紋擴(kuò)展無(wú)法避免時(shí)，輸送管中的油氣就會(huì)發(fā)生泄漏。此時(shí)，由于管道內(nèi)壓的作用，導(dǎo)致管材沿著裂紋處撕裂，為了準(zhǔn)確計(jì)算裂紋撕裂的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，需要在管道全尺寸斷裂時(shí)對(duì)管材變形的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

本文介紹了在管道斷裂試驗(yàn)過(guò)程中，采用應(yīng)變測(cè)量技術(shù)對(duì)油氣管線泄漏時(shí)、撕裂時(shí)的變形進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)量元件選擇

為了檢測(cè)管道產(chǎn)生變形、撕裂的影響，在試驗(yàn)管段上安裝應(yīng)變片，用于檢測(cè)管道變形過(guò)程中局部殘余塑性變形、局部應(yīng)變場(chǎng)和管道形狀變化的情況。雖然不能直接測(cè)量應(yīng)力，但是可通過(guò)測(cè)量變形、撕裂時(shí)的應(yīng)變來(lái)計(jì)算出應(yīng)力大小。

常見(jiàn)的應(yīng)變片屬于電阻式應(yīng)變片，是被測(cè)物體的變形值轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，通過(guò)測(cè)量電阻值變化實(shí)現(xiàn)測(cè)量變形值的目的。應(yīng)變片分為箔式應(yīng)變片、金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體式應(yīng)變片。

箔式應(yīng)變片與被測(cè)物體接觸面積大，在長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí)的蠕變較小，一致性較好，且自帶溫度補(bǔ)償功能，靈敏度高、溫度補(bǔ)償效果好，能將溫度影響減小到最小范圍之內(nèi)。因此，本次實(shí)驗(yàn)選擇箔式應(yīng)變片測(cè)量試驗(yàn)過(guò)程中管材應(yīng)力的變化。

應(yīng)變測(cè)量原理

應(yīng)變片在被測(cè)管壁上粘貼，當(dāng)管壁發(fā)生應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片隨管壁一起伸縮，這樣金屬箔材就隨著應(yīng)變伸長(zhǎng)或縮短，其導(dǎo)線電阻值會(huì)隨之變化，應(yīng)變片就是利用這一原理，通過(guò)測(cè)量電阻的變化而對(duì)應(yīng)變進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)計(jì)算公式應(yīng)變  ε=ΔR/（R*K），其中K為應(yīng)變片比例常數(shù)。

應(yīng)變片粘貼步驟

應(yīng)變片在粘貼時(shí)對(duì)粘貼的精度要求相當(dāng)高，在粘貼時(shí)其步驟應(yīng)按照如下程序進(jìn)行：①除銹，用砂輪機(jī)、砂紙打磨應(yīng)變片粘貼部位，直到除去涂漆，銹跡等。②清潔粘貼面，用酒精棉清潔應(yīng)變片粘貼部位。在清潔過(guò)程中，沿著一個(gè)方向用力擦拭，然后再沿著相同方向擦拭，如果來(lái)回擦拭會(huì)使污物反復(fù)附著，無(wú)法擦拭干凈。③涂粘貼劑，首先要確認(rèn)好應(yīng)變片的正反面。在應(yīng)變片的背面滴一滴粘貼劑，如果涂抹粘貼劑的話，先涂抹部分的粘貼劑會(huì)出現(xiàn)硬化，使粘性下降。因此不適用涂抹的方式。④粘貼，將滴有粘貼劑的應(yīng)變片立即粘在所安裝處的中心位置。⑤加壓，用粘貼膜覆蓋在應(yīng)變片上，并用手指加壓。加壓一分鐘左右，取下薄膜，確認(rèn)應(yīng)變片是否粘貼牢固。

特別注意一點(diǎn)是，應(yīng)變片在安裝前應(yīng)進(jìn)行一次電阻測(cè)量，根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)管材性質(zhì)及管線撕裂的特性，選擇120Ω應(yīng)變片，由于選擇的應(yīng)變片帶有導(dǎo)線的，因此在安裝前測(cè)量的電阻值為120±0.8Ω。

總結(jié)

綜上所述，在進(jìn)行管線輸油氣管線全尺寸斷裂試驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)量管線斷裂前、斷裂過(guò)程及斷裂后管線的變形是管線材質(zhì)、韌性等系統(tǒng)性分析的關(guān)鍵因素，是管材生產(chǎn)企業(yè)檢驗(yàn)其管材質(zhì)量的重要依據(jù)，也是輸油氣管線材料選擇的重要依據(jù)。