[发明专利]一种管道腐蚀监测的压电阻抗智能腐蚀环与系统

说明书

本发明公开了一种管道腐蚀监测的压电阻抗智能腐蚀环与系统，涉及管道检测领域。该系统包括压电阻抗智能腐蚀环与压电阻抗无线测量装置。压电阻抗智能腐蚀环包括压电陶瓷环、金属管道接头，压电陶瓷环套装于金属管道接头外侧，金属管道接头连接待测金属管道，接头内侧接触管道输送的物质发生腐蚀。压电阻抗无线测量装置包括压电阻抗无线测量板及其外壳，与智能腐蚀环相连，并具备无线信号传输功能。管道内物质流通使管道内壁发生腐蚀，引起金属管道接头壁厚和质量损失，从而使其机械阻抗发生变化。通过压电阻抗无线测量装置采集并分析智能腐蚀环与金属管道的耦合压电阻抗变化情况，同时可通过无线传输实现远程操作并实时获取金属管道内部腐蚀信息。

技术领域

本发明公开了一种管道腐蚀监测的压电阻抗智能腐蚀环与系统，涉及管道监测领域。

背景技术

管道结构作为在民生以及工业领域最常见的基础设施之一，通常用来长距离运输各类液体或气体，包括水资源、天然气、石油等。因其造价低、安全性好、易于安装等优点被广泛应用。最为常见的管道材料为金属管道，因其内部通常运输带有腐蚀性物质，在长时间的工作环境下容易发生金属腐蚀。受到腐蚀的管道部位其刚度、强度都会降低，在内部流体压强或外部机械力作用下容易发生管道泄露等事故。运输危险性较高的可燃性物质时还会发生爆炸，对人民的生命财产安全造成危害。

目前对于管道腐蚀监测的方法研究已经提出众多较为成熟的理论方法和应用成果。常用的针对管道腐蚀监测的方法有重量变化法、电化学方法、超声检测、声发射技术以及光纤光栅技术等。相关的实际应用也都有提出，专利 CN113358549A通过将挂片悬挂在放置在磁力搅拌装置上的容器中模拟测量不同水质水力条件下对管道腐蚀的影响。专利CN113008146A通过在管道外侧粘贴光纤传感装置来检测管道内部壁厚变化信息从而监测腐蚀情况。专利 CN113125554A通过发射16路并行超声波并通过超声信号采集处理模块，记录模块来监测管道壁厚值，从而实现腐蚀监测目的。但传统的挂片失重方法虽然能模拟出管道的腐蚀情况，但不能完全等效成实际管道情况，对试片的分析也会使监测效率低下。超声监测对管道内部介质情况有一定要求，声发射技术也会受到环境噪音影响。光纤光栅技术费用较高、工艺复杂。以上的各类管道监测方法虽然经过了实际应用论证，但都还存在一些不足。

近年来压电阻抗技术在结构健康监测领域得到了越来越多的关注，基于压电陶瓷机电耦合特性的阻抗技术具有工作频率高、对结构初始损伤敏感、对外界环境影响免疫力强、长期稳定性高等优点，非常适合各类复杂工程结构的在线损伤监测。在管道泄漏监测方面，专利CN209839713U将压电陶瓷片粘贴在圆筒卡箍的连接紧固螺栓表面，当管道泄漏时，管道环向压力改变，使紧固螺栓表面的压电片阻抗变化，从而监测管道泄漏情况。

目前关于压电阻抗技术应用于管道健康监测的研究以及专利未能实现对管道腐蚀情况的精确监测、只能定性的判断腐蚀的发生，还不能定量实时监测管道的腐蚀变化趋势。

发明内容

针对有待改善的技术问题，本发明的目的是提供一种能够实现定量分析管道内部腐蚀情况的变化，并实现实时在线腐蚀监测。

基于此目的，本发明的技术方案：

一种管道腐蚀监测的压电阻抗智能腐蚀环，所述压电阻抗智能腐蚀环12包括压电陶瓷环8和金属管道接头7；所述压电陶瓷环8紧密设置于金属管道接头 7外侧；所述金属管道接头7内侧负责发生腐蚀，两端连接待测金属管道10，并留有与管内物质接触的部分。

进一步的，所述压电陶瓷环8从轴向两侧正负极引出屏蔽导线6，屏蔽导线6与压电阻抗无线测量装置11连接。

进一步的，所述压电陶瓷环8为环状压电陶瓷材料，与金属管道接头7紧密接触的部分通过环氧树脂紧密粘贴。压电陶瓷环8的外侧涂覆环氧树脂，达到防水效果。

进一步的，所述金属管道接头7与待测金属管道10的材料一致。