[发明专利]管道残余应力的测量方法

说明书

本发明涉及涉及管道测量技术领域，公开了一种管道残余应力的测量方法，测量方法包括：将手钻台固定在待测试件表面，确定钻孔的位置并安装三相应变花；通过主机控制手钻台在钻孔位置进行钻孔，三相应变花将钻孔过程中产生的释放应变传递给应力计算模块，应力计算模块计算当前点位的残余应力；按照应力测量规定方式在待测试件表面的不同点位重复进行钻孔和测试，得到待测试件表面的残余应力分布图。能够自动计算残余应力、检测准确度高；能够适应多种管径油气管道内壁和外壁残余应力检测，能够得到管道内壁和外壁的残余应力分布曲线。

技术领域

本发明涉及管道测量技术领域，具体地涉及一种管道残余应力的测量方法。

背景技术

目前长输管道成为管道工程的大势所趋。而焊接残余应力会影响长输管道的承载能力和服役寿命，因此长输管道残余应力的测试与控制非常重要。目前残余应力的测试方法较多，其中盲孔法因破坏性小、适用性强、数据检测精度较高等特点得到了广泛的应用。

盲孔法测量长输管道残余应力的原理为：在被测构件表面钻制一个直径约2.0毫米、深度约2.0毫米的小孔，若此时构件内存在残余应力场和弹性应变场，在盲孔处的残余应力即被释放，原应力场失去平衡。这时盲孔周围将产生与释放应力相对应的释放应变，并使原应力场达到新的平衡，形成新的应力场和应变场。但目前采用盲孔法测量长输管道残余应力时普遍存在打孔后需进行复杂的计算等问题，影响了盲孔法在长输管道工程中的应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明实施例提供了一种管道残余应力的测量方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种管道残余应力的测量方法，测量方法通过长输管道应力测量设备来实现，应力测量设备包括手钻台、主机和应力计算模块，其中，主机与手钻台相连以控制手钻台进行钻孔并采集钻孔过程中产生的释放应变数据；应力计算模块能够接收释放应变数据并计算得到待测管道的残余应力；

测量方法包括：

将手钻台固定在待测试件表面，确定钻孔的位置并安装三相应变花；

通过主机控制所述手钻台在钻孔位置进行钻孔，所述三相应变花将钻孔过程中产生的释放应变传递给应力计算模块，应力计算模块计算当前点位的残余应力；

按照应力测量规定方式在待测试件表面的不同点位重复进行钻孔和测试，得到待测试件表面的残余应力分布图。

在本发明实施例中，利用以下公式(1)以及公式(2)来计算得到第一主应力和第二主应力：

其中，ε₁和ε₃分别为钻孔后所述三向应变花测得的释放应变，A为第一应变释放系数，B为第二应变释放系数，σ₁为第一主应力，σ₂为第二主应力。

在本发明实施例中，应力测量设备包括多个应变片，多个应变片分别设置在平行于第一主应力和第二主应力的方向。

在本发明实施例中，第一应变释放系数和第二应变释放系数的标定试验为单向拉伸试验。

在本发明实施例中，利用以下公式(3)和公式(4)来计算得到第一应变释放系数和第二应变释放系数：

其中，第一主应力为单向拉伸所施加应力σ，第二主应力为零。

在本发明实施例中，残余应力的测量误差低于0.05％。

在本发明实施例中，测量方法为盲孔法，应力计算模块内置有计算程序，计算程序能够根据主机采集的释放应变数据计算出当前点位的残余应力。