0 前 言

軸向承載能力是管道修復(fù)的關(guān)鍵點之一， 長期以來， 研究人員一直將目光放在管道的環(huán)向承載能力修復(fù)領(lǐng)域。 近年來， 由于泥石流、 滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)， 導(dǎo)致管道環(huán)焊縫失效事故增多，管道軸向承載能力修復(fù)逐漸成為施工單位較為關(guān)注的問題

。 鋼質(zhì)環(huán)氧套筒修復(fù)技術(shù)以其操作方便、 不停輸、 不動火等優(yōu)勢， 在油氣管道修復(fù)上得到大量應(yīng)用

， 其環(huán)向及彎曲修復(fù)效果已通過全尺寸試驗、 有限元分析等得到驗證

， 但尚未有相關(guān)試驗研究驗證其對管道軸向載荷的修復(fù)效果。 為驗證鋼質(zhì)環(huán)氧套筒軸向承載能力的修復(fù)效果， 通過對鋼質(zhì)環(huán)氧套筒修復(fù)的含缺陷鋼管進(jìn)行全尺寸拉伸試驗， 分析套筒對管道軸向承載能力的修復(fù)效果。

1 修復(fù)原理

鋼質(zhì)環(huán)氧套筒修復(fù)技術(shù)是20 世紀(jì)70 年代發(fā)明并首先使用的一種管道修復(fù)技術(shù)， 主要用于含缺陷油氣管道的修復(fù)。 鋼質(zhì)環(huán)氧套筒由兩個直徑略大于待修復(fù)管道的鋼殼連接在一起， 覆蓋在管線的受損部位。 套筒安裝在管道表面， 兩端密封后注入環(huán)氧樹脂， 使其充滿管道與修復(fù)套筒之間的孔隙。 待環(huán)氧樹脂完全固化后， 打磨掉套筒表面的螺栓、 進(jìn)膠管和出膠管即可

。 鋼質(zhì)環(huán)氧套筒修復(fù)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

鋼質(zhì)環(huán)氧套筒修復(fù)技術(shù)是在A 型套筒基礎(chǔ)上改進(jìn)的成果。 與A 型套筒不同的是， 其外部鋼質(zhì)套筒與鋼管表面之間有一定間隙。 將間隙內(nèi)部填充高強(qiáng)度灌注用環(huán)氧樹脂， 樹脂固化后與外部套筒共同作用傳遞載荷， 起到缺陷補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)的作用。

2 試驗方案

2.1 試驗材料

采用Φ508 mm×9.5 mm 的X52 鋼級螺旋埋弧焊管， 鋼管長度為6 m。 試驗用含缺陷鋼管如圖2 所示， 為了降低管道軸向承載性能， 在鋼管外表面中心位置加工整圈環(huán)向溝槽缺陷， 從而定量評價鋼質(zhì)環(huán)氧套筒對軸向載荷的修復(fù)能力。 由于缺陷尺寸對鋼管的承載能力有顯著影響， 同時考慮到應(yīng)變測試的可操作性， 最終確定溝槽缺陷軸向?qū)挾葹?5 mm， 深度為5.7 mm。

缺陷加工后， 對各點位缺陷尺寸進(jìn)行測量，結(jié)果見表1。 從表1 中可知， 9 點鐘位置缺陷深度最大， 缺陷處鋼管剩余壁厚僅為3.55 mm。

人文教育英語（English for Liberal Education，簡稱ELE)課程旨在讓學(xué)生了解中外不同的文化、世界觀、價值觀和生活觀等，培養(yǎng)他們的跨文化意識，同時提高跨文化交際能力，從而全面提升人文素養(yǎng)。在人文教育英語學(xué)習(xí)階段，實行“水平分層，同層走班”策略，具體實施方法如下：

圖7 （b） 中2

、 4

、 7

三點為管體無缺陷處的監(jiān)測點。 基于三點的軸向應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)， 采用公式（1） 對軸向應(yīng)力進(jìn)行計算。 在3 854 kN 拉力作用下， 管體的軸向應(yīng)力約為250 MPa， 對比表2 可知， 其遠(yuǎn)低于母材屈服強(qiáng)度， 即在該修復(fù)結(jié)構(gòu)的失效拉力下， 鋼管尚未達(dá)到屈服狀態(tài)。 此外， 對比2

、 4

、 7

三點的測試數(shù)據(jù)可以看出， 套筒下的管體 （2

、 4

） 軸向應(yīng)變略小于正常管體 （7

）， 表明一部分軸向應(yīng)力作用在套筒上。

2.2 布片方案

108例患者均接受一次FFDM、DBT檢查，儀器主要選擇美國豪洛捷公司生產(chǎn)的數(shù)字乳腺斷層融合機(jī)（Combo自動曝光模式），采集斷層圖像時，X線球管旋轉(zhuǎn)15°，曝光15次（1次曝光/旋轉(zhuǎn)1°），將獲得的原始圖像進(jìn)行重建（層厚：1mm），掃描部位主要為頭尾位及內(nèi)外斜位，通過工作站對圖像進(jìn)行閱讀及評價，整個過程由2名資深醫(yī)師負(fù)責(zé)。

2.3 加載方案

采用ZYNS-W2000 寬板拉伸試驗機(jī)對鋼質(zhì)環(huán)氧套筒的軸向承載能力進(jìn)行測試。 測試過程中， 套筒兩側(cè)管體上放置LVDT 位移傳感器進(jìn)行位移信息采集， 采用應(yīng)變片測試系統(tǒng)監(jiān)測重點部位， 每5 s 采集一次數(shù)據(jù)。 此外， 在拉伸過程中，以6 mm/min 的速度拉伸試樣， 分別以100 kN、500 kN、 800 kN、 1 000 kN、 1 500 kN、 2 000 kN和2 500 kN 的力保持30 s， 在2 500 kN 后持續(xù)拉伸直至斷裂。

3 管材性能測試

依據(jù)GB/T 228 《金屬材料拉伸試驗》 進(jìn)行拉伸試驗

， 母材拉伸性能見表2。 根據(jù)試驗結(jié)果可知， 鋼管拉伸性能滿足API 5L 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求

。

圖7 （a） 為管體缺陷處拉力-應(yīng)變曲線， 從圖中可以看出， 修復(fù)結(jié)構(gòu)失效時， 缺陷處管體早已進(jìn)入屈服階段， 最終斷裂點位于缺陷深度最大的9 點鐘位置。

S——鋼管抗拉強(qiáng)度， MPa；

如果洗澡次數(shù)過于頻繁、水溫過高，或使用堿性較大的肥皂或者藥皂，也容易破壞本來就不健全的皮脂膜，令皮膚屏障功能減弱，“磚墻”外露，發(fā)生皮膚瘙癢。

式中： F——軸向力， N；

軸向承載力計算公式為

t——鋼管壁厚， mm；

D——鋼管公稱直徑， mm。依據(jù)公式 （1） 可計算得到無缺陷鋼管的理論軸向承載力為7 758.7 kN。 根據(jù)表1 中的缺陷平均深度計算可知， 缺陷的理論平均軸向承載力為3 291 kN， 9 點鐘位缺陷最深處的理論軸向承載力為2 899 kN。

4 試驗結(jié)果與分析

4.1 試驗結(jié)果

寬板拉伸試驗過程中的拉力-時間曲線變化如圖5 所示， 套筒修復(fù)結(jié)構(gòu)失效外觀形貌如圖6所示。 由圖5 可以看出， 最大拉力為3 854 kN，最終管體缺陷處發(fā)生斷裂， 鋼質(zhì)套筒與灌注的環(huán)氧套筒發(fā)生脫離， 鋼質(zhì)環(huán)氧套筒修復(fù)結(jié)構(gòu)失效，

利用圖5 中的保載點（曲線平臺） 對拉力和應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行對齊處理后， 得到各應(yīng)變監(jiān)測點的拉力-應(yīng)變曲線如圖7 所示。

采用負(fù)壓法對缺陷部位進(jìn)行鋼質(zhì)環(huán)氧套筒修復(fù)， 所用鋼質(zhì)套筒內(nèi)徑為528 mm， 壁厚為12 mm， 長度為1 000 mm， 材質(zhì)為Q345B 鋼。修復(fù)完成后的鋼質(zhì)環(huán)氧套筒結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

本文通過利用自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)實現(xiàn)基于回跳電壓的鋰離子電池SOC預(yù)測模型的建立。ANFIS的學(xué)習(xí)算法過程和架構(gòu)實際上綜合了許多種有監(jiān)督學(xué)習(xí)功能的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)方法。自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)就是一個由多節(jié)點以及連接它們的網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),更進(jìn)一步,部分或者所有節(jié)點具有自適應(yīng)性,這意味著它們的輸出取決于這些節(jié)點的激勵函數(shù)的參數(shù)(一個或多個),同時學(xué)習(xí)規(guī)則規(guī)定了這些參數(shù)該如何改變以使規(guī)定的誤差降到最小。自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的基本學(xué)習(xí)規(guī)則是基于梯度下降和鏈?zhǔn)椒▌t[7],梯度法由于它的緩慢以及容易陷入局部收斂,因此ANFIS采用混合學(xué)習(xí)規(guī)則,混合學(xué)習(xí)方法能夠加速學(xué)習(xí)進(jìn)程。

總結(jié)山東省當(dāng)前果蔬產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀。山東省是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大省，果蔬產(chǎn)量和需求量大，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并不發(fā)達(dá)。果蔬產(chǎn)業(yè)品牌化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的時代產(chǎn)物，是深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，是果蔬產(chǎn)品價值提升、消費(fèi)者綠色健康高層次需求得到滿足的有效載體。山東果蔬產(chǎn)業(yè)想要在全國乃至世界經(jīng)濟(jì)全球化中得到發(fā)展，就要實施品牌化發(fā)展戰(zhàn)略。

試驗共設(shè)置7 個應(yīng)變監(jiān)測點， 布片方案如圖4 所示。 在套筒內(nèi)部， 缺陷尺寸最深的9 點位置和12 點位置以及距缺陷200 mm 的管體表面分別粘貼一個應(yīng)變片， 以便定量分析缺陷實際承載能力， 其位置如圖4 （a） 所示； 套筒安裝后，在套筒底部中心和頂部靠近抽氣口端分別粘貼一個應(yīng)變片， 用于測量鋼質(zhì)套筒承擔(dān)的軸向應(yīng)力，此外， 在套筒修復(fù)區(qū)域以外的管體表面粘貼一個應(yīng)變片， 用于監(jiān)測管體軸向承載情況， 其位置如圖4 （b） 所示。

圖7 （b） 中5

、 6

兩點為鋼質(zhì)套筒表面的監(jiān)測點， 其中5

位于套筒頂部一端， 6

位于套筒底部中心處。 在加載初期， 套筒上的應(yīng)變隨軸向載荷增加而持續(xù)變大。 在軸向載荷升至1 000 kN 時，套筒底部應(yīng)變突然減小至0。 而套筒頂部應(yīng)變則在軸向載荷升至2 000 kN 時突然減小至負(fù)應(yīng)變。造成鋼質(zhì)套筒不同位置的應(yīng)變突然下降的主要原因是隨著載荷增加， 修復(fù)結(jié)構(gòu)的環(huán)氧層與套筒并非整體同時脫離， 而是從局部位置開始漸漸脫離， 直至最后缺陷處斷裂。 在1 000 kN 載荷作用下， 修復(fù)結(jié)構(gòu)底部首先發(fā)生鋼質(zhì)套筒與灌注樹脂的界面脫離， 導(dǎo)致6

監(jiān)測點應(yīng)變突然減小，待軸向載荷增加至2 000 kN 時， 套筒頂部也發(fā)生脫離， 導(dǎo)致5

監(jiān)測點應(yīng)變突然減小。 由于套筒其他位置仍受到載荷作用， 進(jìn)而對不受力的檢測點造成一定擠壓， 導(dǎo)致兩檢測點處的應(yīng)變在突然變小后短時間內(nèi)仍有輕微的降低。

4.2 理論分析結(jié)果對比

管體在1

監(jiān)測點附近發(fā)生斷裂， 由公式（1） 計算得到該點管體能夠承擔(dān)的軸向載荷為2 899 kN， 而試驗過程中整體結(jié)構(gòu)的軸向總載荷為3 854 kN， 兩值之差即為鋼質(zhì)套筒所承擔(dān)的軸向載荷。 因此計算得到鋼質(zhì)套筒的軸向承載為955 kN， 占比總軸向載荷約24.5%。

施工技術(shù)人員在確定鉆孔孔深以及孔位之后，還應(yīng)做好雜物的清理工作，以免出現(xiàn)塌孔以及泥漿沉淀問題。在實際施工過程中，技術(shù)人員清孔時應(yīng)采用正循環(huán)與反循環(huán)鉆機(jī)的方法。在穩(wěn)定的土質(zhì)結(jié)構(gòu)中，清孔應(yīng)采用真空吸泥機(jī)，以免導(dǎo)致土層坍塌問題。一般應(yīng)清兩次孔，在結(jié)束成孔作業(yè)后在進(jìn)行一次清孔操作，以便準(zhǔn)確測量孔深。在安裝完鋼筋籠后還應(yīng)進(jìn)行第二次的清孔操作，并觀察流出水體以明確是否需要進(jìn)行第三次清孔。若流水比較干凈不存在超過1cm的粗粒渣，且孔底泥漿粘度小于28Pa時，則清孔符合要求。

各點軸向應(yīng)力的理論值與實測值對比如圖8所示。 根據(jù)圖8 可知， 2

處的軸向應(yīng)力實測值與理論值基本一致， 從而驗證了理論分析的準(zhǔn)確性。 此外， 從5

、 6

處應(yīng)力對比值可以看出鋼質(zhì)套筒處的軸向應(yīng)力實測值略低于理論值。試驗結(jié)束后， 對套筒進(jìn)行失效分析， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 截至管道失效， 套筒與灌注的環(huán)氧樹脂仍未發(fā)生完全脫離， 其局部仍保持著粘接狀態(tài)，從而承擔(dān)一部分軸向應(yīng)力， 導(dǎo)致其實測值略低于理論值。

5 結(jié) 論

（1） 采用鋼質(zhì)環(huán)氧套筒修復(fù)方法修復(fù)后的X52 鋼級Φ508 mm×9.5 mm 螺旋埋弧焊管最大軸向拉力為3 854 kN， 約為無缺陷鋼管理論軸向承載力的50%。 失效位置位于缺陷最深處， 失效時管體無缺陷處尚未進(jìn)入屈服階段。

（2） 鋼質(zhì)套筒分擔(dān)的軸向載荷僅占總載荷的24.5%， 表明鋼質(zhì)環(huán)氧套筒對于提升管道軸向應(yīng)力效果有限， 不建議采用鋼質(zhì)環(huán)氧套筒作為環(huán)焊縫或管體環(huán)向缺陷的修復(fù)手段。

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