一种用于预制管道内壁缺陷的方法及施力装置与流程

本发明涉及管道预制缺陷领域，具体涉及一种针对钢管的用于预制管道内壁缺陷的方法及施力装置。

背景技术：

预制缺陷是一种检测物体产生缺陷后对疲劳性能影响的技术手段。而在工程施工、输送管网等等使用场景中，钢管的使用频率非常高。

但是，在制造和使用过程中，钢管外壁不可避免会存在各种裂纹状缺陷，这些带有裂纹状缺陷的钢管会给生产带来极大的危害。

为了模拟试验和评价裂纹状缺陷，需要在钢管表面人为加工缺陷以进行强度试验和安全性评价试验。

现有的，认为加工缺陷的方式，就是在实验钢管上加工人工裂隙，这些裂隙均存在一定的规格。

同时，众所周知，形成钢管的金属在锻造成型的过程中，其相位变化非常复杂，造成了钢管内部原子结构具有一定的随机性。通过上述手段加工的具有一定规格的人工裂隙，并未反应钢管在受到外力时的真正的裂缝产生情况。

技术实现要素：

为了解决现有的实验钢管无法反应钢管在受到外力时裂缝产生情况的问题，本发明提供一种用于预制管道内壁缺陷的方法及施力装置，通过向实验钢管施加轴向的压力，在存在轴向挤压力的情况下，将所述实验钢管基体的周向上加工裂纹缺口，最终得到实验钢管，能够真实反应钢管受到外力时裂缝的产生情况。

为了解决上述技术问题，本发明提供：一种用于预制管道内壁缺陷的方法，包括：截取预设长度的钢管作为实验钢管基体；向所述实验钢管基体施加轴向的压力，在存在轴向挤压力的情况下，将所述实验钢管基体的周向上加工裂纹缺口，得到带有裂口的实验钢管；进行内壁除锈后，对所述带有裂口的实验钢管进行补漏，得到待实验钢管。

所述“施力装置向所述实验钢管基体施加轴向的压力”包括：

沿所述实验钢管基体一端向另一端施加的轴向力；或者，沿所述实验钢管基体两端相向施加的轴向力。

所述“裂纹缺口”，包括：

方形贯穿口，设置在所述实验钢管基体上；

轴向延伸型裂纹，设置在所述方形贯穿口的轴线两端，与所述方形贯穿口连通设置；

表面裂纹缺口，包括：

方形缺口，设置在所述实验钢管基体表面上；

径向延伸型裂纹，与所述方形缺口的轴向端部连接，向所述实验钢管基体的轴线延伸。

所述“对所述带有裂口的实验钢管进行补漏”，包括：

将所述带有裂口的实验钢管对应所述裂纹缺口的外围涂抹聚四氟乙烯；

将不锈钢板表面及四周涂覆高延性环氧树脂后，作为衬板设置在所述裂纹缺口的下方；

在所述不锈钢板的外侧设置硅橡胶层，面积大于所述不锈钢板；

采用高延性环氧树脂涂敷于所述硅橡胶层四周，防止泄漏；

所述硅橡胶层的端面处搭接2mm厚，150mm宽粘弹体。

一种施力装置，包括：

基座；

活动部，可移动的设置在所述基座上；

液压驱动部，设置在所述基座上；

固定部，设置在所述活动部的相对侧；

控制部，与所述液压驱动部电性连接；

所述实验钢管基体设置在所述活动部与所述固定部之间；

所述液压驱动部的输出端与所述活动部连接，用于通过所述控制部控制所述活动部向所述实验钢管基体施加轴向压力。

或者，所述施力装置，包括：

基座；

两个活动部，相对设置，并可移动的设置在所述基座上；

两个液压驱动部，分别设置在所述基座上；

控制部，分别与两个所述液压驱动部电性连接；

所述实验钢管基体设置在两个所述活动部之间；

两个所述液压驱动部的输出端分别与两个所述活动部对应连接，用于通过所述控制部控制两个所述活动部分别向所述实验钢管基体同时施加轴向压力。

所述活动部通过滑槽滑块结构与所述基座连接。

所述控制部向所述实验钢管基体施加的轴向压力范围是：1/3vmax～2/3vmax；其中，vmax表示所述实验钢管基体的最大承压数值。

本发明至少具备以下有益效果：本发明通过施力装置向实验钢管基体施加轴向的压力，在存在轴向挤压力的情况下，将所述实验钢管基体的周向上加工裂纹缺口，得到带有裂口的实验钢管，最后通过补漏操作，得到最终的待实验钢管。所述的由于在轴向压力的情况下，进行裂纹缺口的加工，会在裂纹缺口加工的同时，出现很多细微的裂痕，再经过补漏后，得到的待实验钢管能够很好的反应钢管在收到外力后的实际情况。与现有技术相比，通过本发明制作的实验钢管与实际使用情况更加接近，能够有效提高实验的准确性。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程图。

图2为带有穿透型裂纹缺口的实验钢管的结构示意图。

图3为图2的e处放大图。

图4为带有表面裂纹缺口的实验钢管的截面图。

图5为补漏的流程图。

图6为穿透型裂纹缺口补漏后实验钢管的截面图。

图7为表面裂纹缺口补漏后实验钢管的截面图。

图8为本发明所述施力装置的结构示意图。

图9为图8的f处放大图。

图10为本发明另一种所述施力装置的结构示意图。

图11为本发明所述施力装置的控制框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1，一种用于预制管道内壁缺陷的方法，包括：截取预设长度的钢管作为实验钢管基体8；向所述实验钢管基体8施加轴向的压力，在存在轴向挤压力的情况下，将所述实验钢管基体8的周向上加工裂纹缺口，得到带有裂口的实验钢管；进行内壁除锈后，对所述带有裂口的实验钢管进行补漏，得到待实验钢管。

所述“施力装置向所述实验钢管基体8施加轴向的压力”包括：沿所述实验钢管基体8一端向另一端施加的轴向力；或者，沿所述实验钢管基体8两端相向施加的轴向力。

所述“裂纹缺口”，包括两种情况：一种是裂纹缺口；另一种是表面裂纹缺口；其中，裂纹缺口，包括：方形贯穿口1和轴向延伸型裂纹2；其中，方形贯穿口1设置在所述实验钢管基体8上；轴向延伸型裂纹2设置在所述方形贯穿口1的轴线两端，与所述方形贯穿口1连通设置；

其中，表面裂纹缺口，包括：方形缺口1a、径向延伸型裂纹2a；其中，方形缺口1a设置在所述实验钢管基体8表面上；径向延伸型裂纹2a与所述方形缺口1a的轴向端部连接，向所述实验钢管基体8的轴线延伸。

优选的，所述方形贯穿口1的长度小于所述实验钢管基体8长度的1/7；所述方形贯穿口1的宽度为8～10mm；所述轴向延伸型裂纹2的长度为大于5mm；所述轴向延伸型裂纹2的宽度为0.2～0.4mm；所述方形缺口1a的尺寸与所述方形贯穿口1的长度相同，方形缺口1a的深度数值为8～10mm；径向延伸型裂纹2a的长度为0.2～0.4mm的裂纹尖端塑性区。

具体实施例i：共计加工3个待实验钢管；规格：钢级x65；外径尺寸:610mm；长度：3050mm；壁厚14.3mm；方形贯穿口1的长度分别为：250mm；300mm；350mm；轴向延伸型裂纹2的宽度为0.2mm～0.4mm，长度需均为5mm；优选的，所述方形贯穿口1或方形缺口1a位于实验钢管基体8的中部。

加工过程：通过机加工在实验钢管基体8上加工宽度约1～2mm的裂纹，在逐渐加大至上述宽度和长度，直至形成方形贯穿口1或方形缺口1a；所述轴向延伸型裂纹2或径向延伸型裂纹2a通过电火花或线切割方式加工。

在进行补漏前，进行内壁除锈：包括：带有裂口的实验钢管的内壁缺陷附近打磨光滑，除锈面积比实际使用的硅橡胶尺寸略大；用沾有无水酒精或丙酮的棉纱、棉布擦拭安装部位，除去表面浮尘。

补漏过程：

将所述带有裂口的实验钢管对应所述裂纹缺口的外围涂抹1～2mm厚的聚四氟乙烯层8a；

采用304/304l、厚度为3mm的不锈钢板8b做为带有裂口的实验钢管的衬板，不锈钢板8b表面及四周涂覆dg-4高延性环氧树脂后，设置在所述裂纹缺口的下方；

在所述不锈钢板的外侧设置3mm厚的硅橡胶层8c，面积大于所述不锈钢板，安装后每边长出10cm；

采用高延性环氧树脂形成环氧树脂层8d涂敷于所述硅橡胶层四周，防止泄漏；

所述硅橡胶层的端面处搭接2mm厚，150mm宽粘弹体；所述粘弹体的可以是cn201410182820.7公开的材料。

其中，需要注意的是：

1.聚四氟乙烯与不锈钢板之间无需胶粘剂。

2.胶粘剂dg-4在不锈钢板与硅橡胶板之间，胶粘剂需要有高延性。

3.不锈钢板提前预制成型，符合带有裂口的实验钢管的内壁曲率；

4.不锈钢板厚度3mm，长度为方形贯穿口1的三倍。

一种用于夹持实验钢管基体8的施力装置，包括：基座3、活动部4、液压驱动部5、固定部6以及控制部7；活动部4通过滑槽结构配合设置在所述基座3上；液压驱动部5设置在所述基座3上；固定部6设置在所述活动部4的相对侧；控制部7，与所述液压驱动部5电性连接；所述实验钢管基体8设置在所述活动部4与所述固定部6之间；所述液压驱动部5的输出端与所述活动部4连接，用于通过所述控制部7控制所述活动部4向所述实验钢管基体8施加轴向压力。

或者，所述施力装置，包括：基座3、两个活动部4、两个液压驱动部5以及控制部7；两个活动部4相对设置，并可移动的设置在所述基座3上；两个液压驱动部5分别设置在所述基座3上；控制部7分别与两个所述液压驱动部5电性连接；所述实验钢管基体8设置在两个所述活动部4之间；两个所述液压驱动部5的输出端分别与两个所述活动部4对应连接，用于通过所述控制部7控制两个所述活动部4分别向所述实验钢管基体8同时施加轴向压力。

在使用上述的施力装置中，控制部7可以是电脑，该控制部7对液压驱动部5，如液压缸进行控制，通过逐步增加压力，直至压力达到1/3vmax～2/3vmax；其中，vmax表示所述实验钢管基体8的最大承压数值；该最大承压数值可以通过无缝钢管、直缝钢管承压能力和壁厚对照表获得；或通过下列公式获得：p＝2╳σ/s╳δ/d；其中，材料的抗拉强度为σ；承受压力为p，钢管外径d；s为安全系数，为4或6。

所述控制部7向所述实验钢管基体8施加的轴向压力范围是：1/3vmax～2/3vmax；其中，vmax表示所述实验钢管基体8的最大承压数值；为了检测输出压力，所述的液压驱动部5与活动部4或固定部6之间设置有压力传感器；该传感器采集压力数据并输送至控制部7。在使用时，可设置压力阈值，到达压力阈值后，控制部7控制液压驱动部5停止加压，并保持，形成压力环境。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易变化或替换，都属于本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围所述以权利要求的保护范围为准。