三输气管16通过第三转换接头15与第三二级阀连接，第三二级阀将第三输气管16与三通转换器12连通。
[0036]如图3至图6所示，一种管壁裂纹扩展速度测试装置，包括上述的加压装置、与加压装置连通的高压输气金属管1、若干个时间探针单元2和动态信号采集系统5，在金属管I中心管壁上安装有起线型聚能切割器7，所述时间探针单元2缠绕在金属管I上，每个时间探针单元2和一个电阻元件4串联成一个并联支路，稳压电源8给每个并联支路供电，动态信号采集系统5各通道分别采集每个并联支路中电阻元件4的电压，动态信号采集系统5输出端与计算机6连接。
[0037]在本发明中，针对X90金属管开展气压爆破试验，试验金属管I外径为1219mm、壁厚为16.3mm、长度为10.4m、屈服强度为670MPa、夏比冲击能量为294J、内压为12Mpa。
[0038]试验步骤如下:
[0039]步骤一:时间探针单元2选择。时间探针单元2选择直径0.4mm的漆包铜线；其长度取3.Sm约等于金属管I外壁面的周长。
[0040]步骤二:时间探针单元2设置位置及间距。如图1所示，时间探针单元2中心位于初始裂纹3所在的管壁母线上，时间探针单元2绕金属管I截面180°安装在金属管I外壁面上，垂直于管壁母线，如图3所示。金属管I在起裂和止裂位置的裂纹扩展速度较小，为准确捕捉到裂纹速度的变化，起裂和止裂位置时间探针单元2的布置间距取0.25m ;金属管I其余位置时间探针单元2的布置间距取0.5m。
[0041]步骤三:测试装置安装与连接。时间探针单元2安装与连接需按以下顺序进行:
[0042]I)打磨除锈。用打磨机将安装时间探针单元2处的金属管I外壁面进行表面抛光除锈。
[0043]2)清洗。用酒精和纱布处理打磨过的管壁表面。
[0044]3)安装。将时间探针单元2沿管壁安装位置缠绕金属管1，然后用502胶固定，再用环氧树脂粘贴胶将时间探针单元2覆盖，使其与管壁紧密粘连。为确保粘贴强度，环氧树脂粘贴胶覆盖的宽度为1.5m，厚度不小于3mm。
[0045]4)时间探针单元2的连接。如图1所示，每个时间探针单元2的a端分别通过电阻元件4(100Ω)与稳压电源8(2V)正极连接，b端与稳压电源8负极连接；动态信号采集系统5各通道信号输入端分别与各电阻元件4正极连接，接地端与各电阻元件2负极连接；动态信号采集系统5的数据输出端与计算机6连接，加压装置与金属管连通。
[0046]步骤四:采用A类空气压缩装置加压，当管内压力小于等于2MPa时，按IMPa作为台阶值、暂停加压15分钟，直到加压至2MPa ;当管内压力大于2MPa时，按0.5MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，直至加压到4MPa ;
[0047]步骤五:采用B和C类空气压缩装置加压，当管内压力小于等于8MPa时，按0.5MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，再加压至8MPa ;当管内压力大于8MPa时，按0.25MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，直至加压到金属管的目标压力值；
[0048]步骤六:裂纹速度的测定。打开动态信号采集系统5和计算机6 ;起爆线型聚能切割器7，在金属管I几何中心上引入初始裂缝3 ;裂纹在高压气体作用下，从初始裂缝3两端开始沿金属管I轴向直线扩展，并依次切断金属管I上的时间探针单元2，每个时间探针单元2的断裂信号经信号电缆传输和被动态信号采集系统5采集，呈现一个电压阶跃信号。
[0049]步骤七:裂纹区间速度的获得。设初始裂缝3尖端位置L。为O，初始裂缝3位置时间探针单元2形成电压阶跃信号的时刻t。为O ;其余时间探针单元2从初始裂缝3开始依次标记为1^、1^、1^……L1，与其对应的计算机6上形成电压阶跃信号的时间依次记为Ht3……h，其中L1表示第i个时间探针单元2到初始裂缝3尖端的距离，11表示裂纹传播到第i个时间探针单元2的时间；则裂纹经过相邻时间探针单元2的平均速度V1= (L1-L1 ,)/(t-t, i),其中i = 1、2、3……η ;然后以位移[(L1-L1 J/2+LJ为X轴和速度V1S Y轴绘出距离-速度曲线，即可得到裂纹扩展到相应位置时所对应的裂纹扩展区间速度，如图8所不O
[0050]实施效果:如图7所示，时间探针单元2断裂前，对应的电阻元件4两端输出电压为1.8V ;裂纹切断时间探针单元2时，对应的电阻元件4两端输出电压发生变化，从1.8V迅速下降到0.15V，在计算机6中呈现一个阶跃信号，两个阶跃信号形成时间差即为裂纹经过对应的两个时间探针单元2的时间。
[0051]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种加压装置，其特征在于:包括将高压气体输送到金属管的高压气体输送管、A类空气压缩装置、B类空气压缩装置和C类空气压缩装置，所述高压气体输送管通过一级阀与金属管连通，所述A类空气压缩装置安装在高压气体输送管上，所述高压气体输送管末端设有三通转换器，三通转换器分别与B类空气压缩装置和C类空气压缩装置连接。2.根据权利要求1所述的加压装置，其特征在于:所述A类空气压缩装置包括第一二级阀、第一转换接头和第一输气管，所述第一输气管通过第一转换接头与第一二级阀连接，第一二级阀将第一输气管与高压气体输送管连通。3.根据权利要求2所述的加压装置，其特征在于:所述B类空气压缩装置包括第二二级阀、第二转换接头和第二输气管，所述第二输气管通过第二转换接头与第二二级阀连接，第二二级阀将第二输气管与三通转换器连通。4.根据权利要求3所述的加压装置，其特征在于:所述C类空气压缩装置包括第三二级阀、第三转换接头和第三输气管，所述第三输气管通过第三转换接头与第三二级阀连接，第三二级阀将第三输气管与三通转换器连通。5.一种如权利要求4所述的加压装置的加压方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)按照要求连接好A类空气压缩装置、B类空气压缩装置、C类空气压缩装置和高压气体输送管； (2)采用A类空气压缩装置加压，当管内压力小于等于2MPa时，按IMPa作为台阶值、暂停加压15分钟，再加压至2MPa ;当管内压力大于2MPa时，按0.5MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，直至加压到4MPa; 2)采用B和C类空气压缩装置加压，当管内压力小于等于SMPa时，按0.5MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，再加压至8MPa ;当管内压力大于8MPa时，按0.25MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，直至加压到目标压力值。6.一种管壁裂纹扩展速度测试装置，其特征在于:包括如权利要求1所述的加压装置、与加压装置连通的高压输气金属管、若干个时间探针单元和动态信号采集系统，在金属管中心管壁上安装有起线型聚能切割器，所述时间探针单元缠绕在金属管上，每个时间探针单元和一个电阻元件串联成一个并联支路，稳压电源给每个并联支路供电，动态信号采集系统各通道分别采集每个并联支路中电阻元件的电压，动态信号采集系统输出端与计算机连接。7.根据权利要求6所述的管壁裂纹扩展速度测试装置，其特征在于:所述时间探针单元为直径0.2mm?0.8mm、长度为金属管外壁面周长的漆包铜线。8.根据权利要求7所述的管壁裂纹扩展速度测试装置，其特征在于:所述时间探针单元在管壁上的布置间距为0.25m?1.0m,时间探针单元中心位于初始裂纹所在的管壁母线上，时间探针单元绕金属管截面180°安装在金属管外壁面上，垂直于管壁母线。9.一种如权利要求8所述的管壁裂纹扩展速度测试方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)用打磨机将安装时间探针单元处的金属管外壁面进行表面抛光除锈，将线型聚能切割器安装在金属管中心上，与金属管母线平行，将时间探针单元沿管壁安装位置缠绕金属管，然后用502胶固定，再用环氧树脂粘贴胶将时间探针单元覆盖，使其与管壁紧密粘连，将加压装置与金属管连通； (2)每个时间探针单元的一端通过电阻元件与稳压电源的正极连接，另一端与稳压电源负极连接；动态信号采集系统各通道信号输入端分别与各电阻元件正极连接，接地端与各电阻元件负极连接；动态信号采集系统的数据输出端与计算机连接； (3)采用A类空气压缩装置加压，当管内压力小于等于2MPa时，按IMPa作为台阶值、暂停加压15分钟，再加压至2MPa ;当管内压力大于2MPa时，按0.5MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，直至加压到4MPa; (4)采用B和C类空气压缩装置加压，当管内压力小于等于SMPa时，按0.5MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，再加压至8MPa ;当管内压力大于8MPa时，按0.25MPa作为台阶值、暂停加压10分钟，直至加压到金属管的目标压力值； (5)设初始裂缝尖端位置L。为0，初始裂缝位置时间探针单元形成电压阶跃信号的时刻t。为O ;其余时间探针单元从初始裂缝开始依次标记为L η L2, L3……L1，与其对应的计算机上形成电压阶跃信号的时间依次记为h、t2、t3……h，其中L1表示第i个时间探针单元到初始裂缝尖端的距离，h表示裂纹传播到第i个时间探针单元的时间；则裂纹经过相邻时间探针单元的平均速度Vi= (L J-Li i)/(tj-t； i)，其中i = 1、2、3......η ;然后以位移[(L1-L1 D/2+LJ为乂轴和速度V1SY轴绘出距离-速度曲线，即可得到裂纹扩展到相应位置时所对应的裂纹扩展区间速度。
【专利摘要】本发明公开了一种加压装置、管壁裂纹扩展速度测试装置及加压和测试方法，该加压装置包括将高压气体输送到金属管的高压气体输送管、A类空气压缩装置、B类空气压缩装置和C类空气压缩装置，所述高压气体输送管通过一级阀与金属管连通，所述A类空气压缩装置安装在高压气体输送管上，所述高压气体输送管末端设有三通转换器，三通转换器分别与B类空气压缩装置和C类空气压缩装置连接。本发明的加压方法，采用的台阶式间隔停顿加压流程，以及转换灵活的加压泄压方式和全过程的多手段监控，可实现金属管的管内压力渐进达到目标值；本发明的管壁裂纹扩展速度测试装置，时间探针单元与金属管壁紧密粘连，可以确保管壁张开与时间探针的断开同步进行。
【IPC分类】G01N3/02, G01N3/10
【公开号】CN105352806
【申请号】CN201510818432
【发明人】高福银, 徐全军, 龙源, 纪冲, 毛益明, 宋克健, 吴建源, 姜楠, 吴建宇, 李兴华
【申请人】中国人民解放军理工大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月23日