封闭钢柱的积水检测方法与流程

本发明涉及化工管廊领域，更具体地有关于一种封闭钢柱的积水检测方法。

背景技术：

化学工业区内有着大量采用钢制空心方柱的化工管廊结构。这些钢柱采用焊接形式制造，与基础承台连为一体，没有缝隙。在对这些结构进行检查时，发现部分钢柱由于顶部密封不严，导致雨水渗入并积存在钢柱下部，使得钢柱内部锈蚀。由于这些方柱是密封的，从外部难以发现锈蚀病害，因此必须找到一种无损检测方法对柱内是否积水进行检测。由于钢柱内部可能存在锈蚀情况，油漆及锈蚀表面会影响超声反射波信号，导致测量结果不够准确，因此，需要考虑采用其他方法进行检测。

技术实现要素：

为了解决或部分解决上述技术问题，本发明提供一种封闭钢柱的积水检测方法，包括：

选定参照点步骤：选择需要判定是否有积水的钢柱位置作为待测点，选择没有积水的钢柱位置作为参照点；加热步骤：对待测点和参照点进行加热，加热的条件相同；测温步骤：在加热过程中，按照预定时间间隔测量待测点和参照点的温度，分别得到待测点和参照点的温度变化曲线；对比步骤：将测试得到的待测点和参照点的温度变化曲线进行对比，参照点的曲线水平段对应的温度高于待测点的曲线水平段对应温度一预设值；或着，待测点的温度低于加热温度，且能够稳定在水的沸点温度，确定待测点存在积水。

在一些实施方式中，参照点在与待测点的同一钢柱上，且位于待测点的上方的预定距离以上；或参照点与待测点在不同钢柱的同一水平位置上。

在一些实施方式中，预设值为10℃以上。

在一些实施方式中，在加热步骤中，在待测点和参照点的钢柱表面设置一加热装置进行加热。

在一些实施方式中，加热装置设置的加热温度热温度介于150℃至200℃之间。

在一些实施方式中，加热装置的加热功率介于0.5kw至2kw之间。

在一些实施方式中，加热装置的加热单元为一加热板，加热板贴设于待测点和参照点的钢柱表面进行加热。

在一些实施方式中，测温步骤中，测温点选择距离加热板的加热边缘5cm至15cm的钢柱表面。

在一些实施方式中，测温步骤中，预定时间间隔介于1s至8s之间。

在一些实施方式中，测温步骤中，测温装置为红外线测温设备。

本发明的积水检测方法能够在不破坏封闭钢柱结构的条件下，快速区分钢柱的底部是否存在有积水，检测成本低廉，易于推广使用，具有工业实用价值。

附图说明

图1本发明的积水检测方法步骤示意图；

图2本发明一实施例中的钢柱上的待测点和参照点的位置示意图；

图3本发明一实施例中的待测点与参照点的温度变化曲线对比图。

附图中的符号说明：

100钢柱；

1待测点；

10测温点；

2参照点；

20测温点；

3积水水面；

h、h预定距离；

s100~s400步骤。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明的技术特点进行进一步的说明：

本实施例提供一种封闭钢柱的积水检测方法，以化工管廊中常见的封闭钢柱为例进行说明，检测步骤如图1所示，包括：

选定参照点步骤s100：选择需要判定是否有积水的钢柱位置作为待测点，选择没有积水的钢柱位置作为参照点；

加热步骤s200：对待测点和参照点进行加热，加热的条件相同；

测温步骤s300：在加热过程中，按照预定时间间隔测量待测点和参照点的温度，分别得到待测点和参照点的温度变化曲线；

对比步骤s400：将测试得到的待测点和参照点的温度变化曲线进行对比，参照点的曲线水平段对应的温度高于待测点的曲线水平段对应温度一预设值；或者，待测点的温度低于加热温度，且能够稳定在水的沸点温度，确定待测点存在积水。

本发明的积水检测方法的原理在于，积水的钢柱内表面由于与水接触，两者间存在着热交换。由于水的比热容较高约为4.2kj/kg℃，而钢的比热容为0.46kj/kg℃，相同体积的水升高相同温度吸收的热量要高于钢材。由于封闭钢柱横断面中可容纳水空腔的面积远比钢材有效截面积大（以管廊中的钢柱为例，约为5倍），因此积水钢柱与未积水钢柱在相同热源的持续输入下，温度的变化速度是不相同的。积水的封闭柱升高相同的温度所需要吸收的热量比相同规格但是未积水的柱子要大。水在沿海地区（接近标准大气压处）的沸点是100℃，因此，在积水未被蒸发完毕前，积水线以下的柱体内表面温度不会高于100℃。同时，水的1标准大气压下的汽化潜热是2257.2kj/kg，相同体积水增发消耗的能量比水从常温（按20℃计）升温到沸点要高7倍。这同样会导致积水封闭柱的温度低于未积水封闭柱。

如图2所示，给出了本发明的一种实施方式，其中，参照点2在与待测点1的同一钢柱100上，且位于待测点1的上方的预定距离h以上，参照点2在积水水面3以上，待测点1在积水水面3以下；在具体实施中，化工管廊中钢柱的高度在9~20m，参照点2的位置到待测点1的距离应大于等于6m，一般地认为较高的位置不存在积水的情况，适合作为参照点，除此之外，如果选择参照点2在与待测点1同时进行测试，距离较大能够避免加热过程中的相互影响。

本发明还包括另外一种实施方式，参照点与待测点在不同钢柱的同一水平位置上。因为对管廊来说，一个柱架由至少4根封闭钢柱构成，而不一定每个钢柱都存在积水，所以用附近的同水平位置上的其他钢柱作为参照点，两者的散热条件更为接近。当然，本发明的参照点还可以选择为相同尺寸规格且经其他方法检验没有积水的钢柱。

需要说明的是，对于参照点与待测点的加热及测量可以同步进行，也可以分开进行，本发明不以此为限，如图2所示的实施例，优选地是分别加热及测量，后一次加热及测量应在前一次结束后，待钢板表面恢复常温条件后再进行。

还需要说明的是，待测点一般在钢柱的底部，待测点应高于钢柱底部的混凝土承台边缘预定距离h，优选地，该预定距离为0.2m，以避免混凝土的比热容与钢材不一致，导致对测量结果的影响。

在加热步骤s200中，在待测点和参照点的钢柱表面设置一加热装置进行加热，在本实施例中，该加热装置的加热单元为一加热板，能够贴设于待测点和参照点的钢柱表面进行加热，优选地，该加热板为温度可控且能够均匀发热的陶瓷加热板。具体实施中，对于化工管廊的钢柱，估计积水深度1m，按照5~10分钟内水从20℃升温至100℃，并考虑电加热效率0.9，散热损伤20%计算，加热装置的加热功率优选地为0.5kw~2kw之间。该加热板的加热温度设定高于100℃，优选地为150℃~200℃之间，既能具有较佳地测试效果又避免热量的浪费。

在测温步骤s300中，待测点和参照点的测温点如果距离加热板太近，测量的温度受加热板的加热温度影响，如果距离加热板太远存在热耗散，都会导致得到的待测点和参照点的温度变化曲线的差异较小，优选地，待测点和参照点的测温点为距离加热板的加热边缘5cm~15cm的钢柱表面，优选地，测温的预定时间间隔介于1s至8s之间。较佳地，选择测温装置为红外线测温设备，要求测值范围-18℃~280℃，测量精度1%，测量时测温枪应垂直对向待测物体，距离待测物体350mm。

在如图2所示，以化工管廊的钢柱为例的实施例中，待测点1和参照点2的距离为6m，加热板设置加热温度为150℃，待测点1和参照点2的测温点距离加热板的加热边缘10cm的钢柱表面，用红外测温枪测量测点温度，每5s记录一个读数，直至温度稳定（允许在2℃内波动）或时间超过900s停止记录。以时间为横轴，以温度为纵轴绘制待测点1和参照点2的温度变化曲线，如图3所示，待测点1与参照点2的温度变化曲线对比图，可见待测点1的温度随着时间的增加而增加，稳定在100℃（水的沸点）左右，在参照点2的的温度随着时间的增加而增加，稳定在加热温度（图中设定加热温度为150℃），参照点2的升温速率（斜率）高于待测点1，判断钢柱内是否存在积水，可以选定温度曲线的水平段比较待测点1与参照点2的对应温度值，如果参照点2曲线水平段的对应的温度高于待测点1曲线水平段的对应的温度10℃以上，判定待测点1存在积水。当钢柱内积水较多的情况下，由于水的沸点在100℃，待测点1的温度最终稳定在100℃左右，低于加热温度，此时也可以判断待测点1的钢柱内部存在着积水。

由于管廊的封闭钢柱的壁厚、结构形式（影响散热）多样，在对比待测点与参照点21的温度变化曲线时，当相同的加热条件下，加热相同时间，参照点的温度高于待测点第一预设值；或者，相同时间区间，参照点的温度差值高于待测点第二预设值，确定待测点存在积水，其中的第一预设值或第二预设值需要结合实际情况或者实验经验来选定。本发明优选夜间环境温度较稳定，且没有风的条件实施。同样，为了降低散热影响，检验应在空气湿度低于50%的条件下实施。如果钢柱内的积水太少，不到加热板宽度的2倍+0.2m时，检测效果不显著。

上面结合附图对本发明型的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。