一种基于管道内加固体系的流体冲蚀实验平台

技术领域

本发明涉及结构工程加固技术领域，尤其是涉及一种基于管道内加固体系的流体冲蚀实验平台。

背景技术

长距离金属压力管道是石油天然气能源输送的主动脉，其安全运行关系到国家能源保障。随着我国工业化进程的快速推进，油气消费量迅速增长，油气管网规模不断扩大。油气管道具有点多、线长、分布范围广等特点，因而极易受到环境腐蚀、焊接缺陷、第三方破坏、地质灾害等因素的威胁，增加了失效风险。裂纹是油气管道最常见、最危险的失效形式，由此引发的管道泄漏和爆炸事故危害公共安全、导致环境污染，造成巨大损失。

油气管道埋地隐蔽运行，现有的油气管道修复技术以管外开挖修复为主，开挖施工受地表环境影响较大，会导致交通中断，为管道加固带来了挑战。利用形状记忆合金的形状记忆特性开展管道内加固修复可以避免管外加固的以上不足之处。预变形的形状记忆合金通过粘接剂固定在管道内表面，随后通过热激励对管道产生预应力修复已有裂纹，并提升结构性能。但界面是加固体系最薄弱环节，管道内加固修复需要充分考虑复杂流体环境下石油和天然气等对结构加固界面的冲刷和侵蚀作用。

因此，本领域需要一种能够对管道内结构加固界面进行冲刷和侵蚀试验的平台。

发明内容

本发明提供了一种能够对管道内结构加固界面进行冲刷和侵蚀试验的平台。

本发明提供了一种基于管道内加固体系的流体冲蚀实验平台，包括：管道，以及沿着所述管道中液体流动方向依次连接的齿轮泵、流量计、试验件和液体箱；所述试验件的两端的所述管道上均设置有控制阀门；所述齿轮泵和流量计均通过电源线路与控制器相连。

进一步地，所述管道与所述齿轮泵、流量计、试验件和液体箱形成环形回路。

进一步地，所述试验件至少具有两个，相互之间并联在所述管道上。

进一步地，所述试验件与所述管道之间通过法兰盘和螺栓可拆卸地相连。

进一步地，所述试验件上具有裂纹，所述裂纹上通过粘结剂粘接有形状记忆合金。

进一步地，所述液体箱具有加液口。

进一步地，所述加液口连接有压力控制器。

进一步地，所述液体箱中容纳有石油或液化天然气。

进一步地，所述管道为钢制管道。

进一步地，所述控制器为计算机。

本发明具有以下有益效果：本发明基于内加固体系的流体冲蚀实验平台，将加固后的两个或多个试验件并联放置在流体循环回路中，通过控制器控制齿轮泵改变管道内流体流速，由流量计监测管道内压力。通过流体循环流动，打开或关闭控制阀门完成对管道内部加固体系的冲刷实验和侵蚀实验，能够得到准确的管道内部加固体系的冲刷实验和侵蚀实验的实验数据，为后续研究界面性能退化机理提供依据。本发明自主设计了流体循环实验平台可有效用于完成不同周期、不同液体、不同流体流速和内压作用下的冲刷实验数据，为验证和改进形状记忆合金内加固的工艺技术和设计方法提供科学依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于管道内加固体系的流体冲蚀实验平台的结构图；

图2为本发明一种试验件与管道之间的连接结构图；

图3为本发明管道内加固体系的结构示意图。

附图标记说明：

1：控制器；2：齿轮泵；3：流量计；4：控制阀门；5：液体箱；6：试验件；7：电源线路；8：管道；9：法兰盘；10：螺栓；11：形状记忆合金；12：粘结剂；13：裂纹。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于管道内加固体系的流体冲蚀实验平台，包括：管道8，以及沿着管道8中液体流动方向依次连接的齿轮泵2、流量计3、试验件6和液体箱5；试验件6的两端的管道8上均设置有控制阀门4；齿轮泵2和流量计3均通过电源线路7与控制器1相连。其中，控制器1用于控制齿轮泵2启动或结束冲刷实验，并获取流量计3读数，分析管内压力，液体流经流量计3，流量计3采集流量数据传回控制器1中，优选的，控制器1可以为计算机。控制阀门4用于控制试验件6支路的通断，可用于关闭试验件6流体回路，进行试验件6更换，两侧控制阀门4都打开可以进行试验件6加固界面的冲刷试验，单侧控制阀门4开启时可用于完成试验件6加固界面的侵蚀实验。本发明基于内加固体系的流体冲蚀实验平台，将加固后的两个或多个试验件6并联放置在流体循环回路中，通过控制器1控制齿轮泵2改变管道8内流体流速，由流量计3监测管道8内压力。通过流体循环流动，打开或关闭控制阀门4完成对管道内部加固体系的冲刷实验和侵蚀实验，为后续研究界面性能退化机理提供试验依据。

在本发明一个优选的实施例中，管道8与齿轮泵2、流量计3、试验件6和液体箱5形成环形回路。这种便于液体的便于液体的循环流动，往复使用。

在本发明一个优选的实施例中，试验件6至少具有两个，相互之间并联在管道8上。本发明试验平台是由各模块组装的，液体箱5和流量计3之间的控制阀门4和试验件6可以通过更换管道8来安装多组试验件6。如通过更换成三个并联支路的管道8，就可以实现安装三组试验件6，因此也可同时用于多组试验件6的冲刷试验。模块化的设计可以使实验平台同时用于多组加固构件的冲刷试验。试验件6的前后有控制阀门4，可随时关闭管道8取出试验件6或中断支路，方便开展流体冲刷实验和侵蚀实验。

如图2所示，试验件6与管道8之间通过法兰盘9和螺栓10可拆卸地相连。这种连接方式便于试验件6的拆卸和更换。其中，如图3所示，试验件6上具有裂纹13，所述裂纹13上通过粘结剂12粘接有形状记忆合金11，形成管道内加固体系，形状记忆合金11与液体的界面即为本试验平台的检测界面。

在本发明一个优选的实施例中，液体箱5具有加液口，且加液口连接有压力控制器，通过加液口向液体箱5中加液，同时便于控制加液的压力。其中，液体箱5中容纳有石油或液化天然气，可以理解地，这里的液体也可以是其他待试验的液体。

在本发明一个优选的实施例中，管道8为钢制管道，钢制管道具有良好的耐用性和抗腐蚀性，当然也可以采用其他种具有类似性能的材料制作管道8。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。