[发明专利]低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法

权利要求书

1.低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在试验钢管表面预制缺陷，并在钢管两端焊接堵头，考察低温条件下含缺陷钢管的承压能力；

S2、将钢管放置于管沟内，并采用钢筋混凝土对钢管两端堵头位置进行锚固来构筑试验管路；

S3、在钢管上安装测量装置；

S4、通过在试验钢管的管体中注满低温冷却液来实现对整根试验钢管的低温控制；

S5、在试验钢管注满低温液体后，通过注入氮气达到爆破压力，通过采集管内压力、管体壁温、管体应变、预制裂纹处裂纹嘴张开量及影像资料信息，分析确定钢管的断裂阻力曲线及韧脆转变温度。

2.根据权利要求1所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，步骤S1中，在钢管中间预制裂纹，裂纹距离钢管的直焊缝为180°±1°，试验钢管两端焊接堵头，并进行无损检测，试验钢管的长度为管径的6倍以上，整根钢管外表面包裹隔热层。

3.根据权利要求1所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，步骤S2中，将试验钢管放置于试验管沟中间，试验管沟深度大于3m，缺陷处于侧面90°±1°位置，堵头位置采用钢筋混凝土固定，然后将低温槽放置于管沟上，低温槽与试验钢管通过低温管路进行连接并安装阀门。

4.根据权利要求1所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，步骤S3中，试验钢管上分别设置应变花、贴片式表面温度传感器、夹式引伸计、压力表和摄像机进行数据采集，贴片式表面温度传感器用于监控钢管壁温；夹式引伸计用于测量起裂时的裂纹嘴张开量；压力表用于测量爆破压力。

5.根据权利要求4所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，压力表采用压阻式高频动态压力变送器，量程为0～50MPa，使用温度范围为-60～50℃，在试验钢管外部的连接管进气口和出气口位置各安装1个；应变花用于采集管体0°、45°和90°三个方向的应变；贴片式表面温度传感器分别安装在试验钢管两端及中部，量程为-60～50℃；CMOD规安装在预制缺陷中间；摄像机分别安装在起爆点东侧100m位置及南侧100m位置处。

6.根据权利要求1所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，步骤S4中，利用低温冷却液进行低温控制的具体过程如下：

S401、先向低温槽中注入酒精、然后注入液氮，调制好的低温冷却液温度比试验温度低15℃±2℃；

S402、调制好的低温冷却液体积为试验钢管体积的1.1～1.2倍；

S403、通过低温槽与试验钢管的高度差，利用冷却液自重进行注液，注液至钢管体积的100％。

7.根据权利要求6所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，低温槽采用敞口加盖结构，低温槽及辅助管路外部包裹保温材料，低温槽的体积为1.4～1.5倍试验钢管体积，低温槽及辅助管路的耐受温度为-75℃±2℃；由温度变送器进行温度监控。

8.根据权利要求1所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，步骤S5中，在实验钢管的韧脆转变上平台、韧脆转变区和韧脆转变下平台中选择至少3个试验温度点，当断口剪切面积低于50％时，认为钢管呈现脆性。

9.根据权利要求8所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，通过将预制缺陷旋转到侧面，用于避免注入的高压气体引起裂纹处的升温并影响到起裂过程。