[发明专利]一种非介入式管道内流体压力测量方法

权利要求书

1.一种非介入式管道内流体压力测量方法，进行该测量所利用的试验装置包括超声发射探头(1)、超声接收探头(2)、工控机(3)和温度变送器；所述超声发射探头(1)和超声接收探头(2)均与工控机(3)连接，工控机(3)包括超声收发卡、数据采集卡和主控机；其特征在于，该方法的步骤如下：

步骤一，分次选取不同直径、不同材料和管壁厚度大于1mm的被测管道，选取与被测管道(4)的金相组织状态和表面粗糙度均相同的材料作为拉伸试块和零应力试块；

步骤二，基于拉伸试块，对其进行拉伸试验，并获得应力系数K；

步骤三，针对零应力试块，在其上选一区域作为服役应力超声测量区域，并对零应力试块进行校准，超声发射探头(1)和超声接收探头(2)均布置在零应力试块的服役应力超声测量区域的两端，主控机激励超声收发卡产生超声波，并通过超声发射探头(1)发射和超声接收探头(2)接收，数据采集卡采集超声收发卡的声时差数据发送给主控机，主控机通过计算获得零应力试块的零应力所对应的超声临界折射纵波传播的时间t₀；

步骤四，在被测管道(4)上任选一区域作为服役应力超声测量区域(5)，温度变送器的探头粘贴于服役应力超声测量区域(5)上，温度变送器的另一端与数据采集卡连接，超声发射探头(1)和超声接收探头(2)均布置在被测管道(4)的服役应力超声测量区域(5)的两端，主控机激励超声收发卡产生超声波，通过超声发射探头(1)发射和超声接收探头(2)接收，数据采集卡采集超声收发卡的声时差数据和温度变换器的温度补偿数据后均发送给主控机，基于零应力标定的零应力试块的波形函数与被测管道(4)的波形函数的互相关算法和温度补偿算法，主控机通过计算获得被测管道的超声临界折射纵波传播的时间t；

步骤五，基于零应力试块的服役应力σ₀＝0、K、t₀和t，利用σ-σ₀＝K(t-t₀)，获得管道外表面测量位置的服役应力σ；

步骤六，基于管道内部压力p与轴向应力σ_r或管道内部压力p与周向应力σ_t之间理论上呈线性关系，利用与被测管道(4)的金相组织状态和表面粗糙度均相同的管道试件进行打水压应力测量实验，所述测量实验为改变水的内部压力p的大小，并获得多组服役应力数据σ，基于理论获得p和σ的线性关系，作散点图对其进行最小二乘拟合，获得非介入式管道内流体压力测量系数k，从而确定管道外表面应力与管道内流体压力之间的定量关系p＝k·σ；

步骤七，基于步骤五获得的σ、步骤六获得的k，利用p＝k·σ，最后获得管道内流体压力的测量值p。

2.如权利要求1所述的一种非介入式管道内流体压力测量方法，其特征在于，所述时间t的计算过程为：基于温度标定实验，获得被测管道(4)的温度与超声临界折射纵波传播的时间呈线性关系，即Δt＝μ·ΔT，其中μ为温度补偿系数，Δt为由温度引起的超声临界折射纵波传播时间的变化量，ΔT为实际进行测量时被测管道的温度与零应力标定时零应力试块的温度的温度差，则最终被测管道的超声临界折射纵波传播的时间t＝t′-Δt，其中t′为基于零应力标定的零应力试块的波形函数与被测管道(4)的波形函数的互相关算法获得的超声临界折射纵波传播的时间。