本發明屬于光纖傳感技術領域，涉及到一種基于分布式應變測量的管道內腐蝕監測方法。
背景技術：
腐蝕缺陷造成的失效是管道最主要的破壞方式之一。由于受輸送介質和海洋腐蝕環境影響，管道常常發生腐蝕。腐蝕的產生，一方面造成壓力管道受載面積減小，使得管道承載能力下降，在內部高壓油氣作用下極易引起管道泄漏事故；另一方面，在載荷作用下，在腐蝕缺陷處產生應力集中現象，削弱管道抗疲勞載荷的能力。而油氣管道一旦發生泄漏，不僅產生巨大的資源浪費，還會對人民的生命財產安全造成巨大威脅。研究腐蝕缺陷對油氣管道安全輸送的影響已成為管道安全運行所關注的課題之一。
現有的管道腐蝕檢測方法如漏磁檢測法、渦流檢測法、超聲波檢測法等是把攜帶驅動裝置智能檢測器置于管道內,完成管道腐蝕缺陷檢測。利用現有常規的管道檢測方法對埋地管道進行定期檢測，雖然能夠獲得管道腐蝕發生的位置以及腐蝕程度，提高埋地管道的安全性，但仍有許多不足之處，最大不足是不能對埋地管道運行狀態進行實時監測，對既有的腐蝕需要進行重復的檢測才能獲得腐蝕的發展狀況，檢測效率較低。另外現有的管道檢測方法大多只能檢測得到管道的缺陷處的壁厚、缺陷的大小和形狀，而不能直接通過應力、應變的分布評估管道腐蝕缺陷處的安全狀況。管內探測器大多涉及一些電類傳感器，在油氣管道的檢測中，不可避免的有易燃易爆的安全隱患。因此需要研究開發新型的管道腐蝕監測技術。
近年來隨著光纖傳感技術在軍事、航空、橋梁等領域安全監測中成功應用，光纖傳感技術也被引入到管道監測中。光纖傳感技術具有靈敏度高、抗電磁干擾、耐久性好等諸多優點，能夠克服目前常規檢測方法只能對埋地管道進行定期檢測的不足，并且不會對管道安全產生隱患。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種金屬管道內腐蝕的監測方法。該方法以不破壞管道、不影響管道正常運營為前提，通過測量金屬管道表面的環向和軸向的應變分布，對金屬管道內腐蝕的發展狀況進行監測，并對腐蝕部位的剩余強度進行評估。
本發明的技術方案：
一種基于分布式應變測量的管道內腐蝕監測方法，步驟如下：
步驟1：金屬管道1外壁預處理至平整光滑，保證聚酰亞胺光纖2與金屬管道1外壁充分接觸；
步驟2：首先，采用環氧樹脂將聚酰亞胺光纖2沿管道環向以等間距螺旋式粘貼在金屬管道1外壁，聚酰亞胺光纖2與金屬管道1環向的夾角控制在10°以內；再將聚酰亞胺光纖2沿金屬管道1軸向以等間距往復平行的粘貼在金屬管道表面，聚酰亞胺光纖2與金屬管道1軸向平行；聚酰亞胺光纖2在金屬管道1表面構成光纖監測網；軸向和環向粘貼的聚酰亞胺光纖的間距可以按照繪制應變云圖的精度需要進行調節，間距越小，應變云圖精度越高。
步驟3：采用光頻域反射測量技術進行金屬管道外壁分布式應變測量，由光纖監測網測得的環向應變分布和軸向應變分布，進而繪制成金屬管道的環向應變云圖和軸向應變云圖；通過環向應變云圖和軸向應變云圖定位金屬管道腐蝕區發生的位置和腐蝕區范圍；
步驟4：根據金屬管道的彈性模量，由步驟3得到的腐蝕區的環向應變和軸向應變，計算得到腐蝕區的環向應力和軸向應力；對于實際埋地環境條件下的金屬管道，金屬管道的徑向應力和徑向應變由金屬管道內壓和金屬管道外壁的環境壓力產生，相比于環向和軸向應力、應變忽略不計，因此根據金屬管道材料的應力失效準則或應變失效準則進行金屬管道的失效判斷。
本發明的有益效果：能夠對金屬管道的安全狀況進行實時監測，對腐蝕缺陷進行定位，獲得腐蝕發生的范圍，并且能夠直接通過金屬管道的應力、應變判斷金屬管道是否失效，這種方法具有安全可靠，測量精度高，對結構無損的優點。
附圖說明
圖1是光纖監測網示意圖。
圖中：1金屬管道；2聚酰亞胺光纖。
具體實施方式
以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。
實施例
步驟1：為了保證聚酰亞胺光纖2與金屬管道1外表面充分接觸，避免應變傳遞導致的測量誤差，首先使用打磨機對金屬管道1外表面進行拋光，去除油漆層，然后用脫脂棉球蘸無水酒精將打磨處擦洗干凈。
步驟2：采用環氧樹脂膠將聚酰亞胺光纖沿金屬管道環向以等間距螺旋式粘貼在金屬管道外壁，光纖與金屬管道環向的夾角控制在10°以內；在環向粘貼好聚酰亞胺光纖之后，再將聚酰亞胺光纖以等間距往復平行的粘貼在金屬管道表面，聚酰亞胺光纖與金屬管道軸向平行，沿金屬管道環向和軸向粘貼的聚酰亞胺光纖在金屬管道表面構成光纖監測網。
步驟3：金屬管道外壁分布式應變測量采用基于光頻域反射測量技術的分布式光纖傳感系統。該測量技術所采用的可調諧波長干涉技術，使得分布式應變的測量可在幾十米長的光纖上具有毫米級別的空間分辨率，應變測試精度可達1微應變。金屬管道使用過程中，內部存在較大壓力，金屬管道腐蝕導致腐蝕區壁厚減小，在金屬管道內部壓力作用下，腐蝕區會產生應變集中，導致腐蝕區環向和軸向應變大于無腐蝕區，因此在金屬管道正常運營時，利用光纖監測網測得的環向應變分布和軸向應變分布分別繪制成金屬管道的環向應變云圖和軸向應變云圖，通過應變云圖就可以定位腐蝕發生的位置并獲得局部腐蝕發生的范圍。
步驟4：金屬管道材料的彈性模量是已知的，因此由腐蝕區的環向應變和軸向應變和可以計算得到腐蝕區的環向應力和軸向應力；對于實際埋地環境條件下的金屬管道，其徑向應力、應變由管道內壓和管道外壁的環境壓力產生，相比于環向和軸向應力、應變可以忽略不計。因此由環向應變、應力和軸向應變、應力就可以根據材料的應力失效準則或者應變失效準則進行金屬管道的失效判斷。