一种用于通断型爆裂预警探测线或导电涂层的保护装置
技术领域
本发明属于安全装置技术领域，特别是涉及一种用于压力容器或压力管道外壁敷设的通断型爆裂预警探测线或导电涂层的保护装置。
背景技术
图1为一种在圆柱型压力容器瓶壁或压力管道管壁5(以下简称外壁)的表面按一定的间距采用螺旋方式缠绕敷设的通断型爆裂预警探测线1(以下简称探测线)结构示意图。如图1所示，当压力容器或压力管道产生裂纹，并且裂纹扩展到一定程度而发生塑性变形时，敷设在外壁5表面上的探测线1也会相应出现变形，当探测线1的变形量超过一定值时，就会被拉断，继而可利用与其相连的报警装置发出报警信号，以防止压力容器或压力管道突然发生爆炸。此已有技术解决了由压力容器或压力管道裂纹导致的爆裂问题，但是在敷设有探测线1的压力容器或压力管道搬运、安装、使用过程中，会发生碰撞或挤压，由于探测线1的延伸率较低，容易受挤压断裂，从而引起误报警，所以需要解决敷设在外壁4的探测线1受外力碰撞挤压、发生断裂引起误报警的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于压力容器或压力管道外壁敷设的通断型爆裂预警探测线或导电涂层的保护装置。
为了达到上述目的，本发明提供的用于通断型爆裂预警探测线的保护装置是在压力容器或压力管道的外壁表面，以与通过第一底涂层粘结在外壁表面上的探测线并行的方式设置且通过第二底涂层粘结或直接敷设在外壁表面上的保护线，并且保护线的外周面最外点至外壁表面间的距离大于探测线的外周面最外点至外壁表面间的距离。
所述的探测线的直径在0.05mm～2mm之间，第一底涂层的厚度在0.05mm～0.5mm之间，第二底涂层的厚度在0.05mm～0.5mm之间，保护线的直径在0.05mm～3mm之间。
所述的保护线的剩余伸长率应大于探测线的剩余伸长率。
所述的保护线的剩余应力应大于等于30MPa，小于等于300Mpa。
所述的保护线采用金属导电材料或非金属材料制成，非金属材料包括玻璃纤维或碳纤维丝；当保护线采用金属导电材料时，可与探测线串联，形成探测回路。
当采用一根保护线时，保护线与探测线的位置关系是将保护线以并行的方式设置在探测线的一侧；当采用两根保护线时，保护线与探测线的位置关系是在探测线的两侧分别设置一根保护线。
所述的用于通断型爆裂预警探测线的保护装置还包括敷设在探测线和保护线外部的面涂层。
所述的面涂层采用绝缘或非绝缘材料制成，当探测线和保护线本身具有绝缘层时，面涂层采用非绝缘材料，敷设厚度为0.05mm～3mm。
本发明提供的用于通断型爆裂预警导电涂层的保护装置是在压力容器或压力管道的外壁表面，以与通过第一底涂层粘结在外壁表面上的导电涂层并行的方式设置且通过第二底涂层粘结或直接敷设在外壁表面上的保护线，并且保护线的外周面最外点至外壁表面间的距离大于导电涂层的外周面最外点至外壁表面间的距离。
所述的导电涂层是将导电粉末混合在绝缘或非绝缘的涂料、胶或者漆中，形成导电涂料、导电胶或导电漆，再用喷涂、刷涂、滚涂在内的涂覆施工工艺将其以线性状态涂覆到外壁表面，固化后形成的具有韧性和导电性能的有机、无机或有机/无机复合材料的涂层、胶膜或漆膜，或是先将绝缘或非绝缘的涂料、胶或漆用喷涂、刷涂、滚涂在内的涂覆施工工艺以线性状态涂覆到外壁表面，再在涂料、胶或漆的表面加涂导电粉末，固化后形成的具有韧性和导电性能的有机、无机或有机/无机复合材料的涂层、胶膜或漆膜；导电涂层的截面采用方形时，厚度在0.01mm～1mm之间，宽度在0.1mm～10mm之间，也能够采用圆形、椭圆形、菱形在内的其它形状。
本发明提供的用于通断型爆裂预警探测线或导电涂层的保护装置是在压力容器或压力管道的外壁表面，与探测线或导电涂层并行设置保护线。在压力容器或压力管道搬运、安装、使用过程中，由于保护线的外周面最外点至外壁表面间的距离大于探测线或导电涂层的外周面最外点至外壁表面间的距离，当压力容器或压力管道与外界发生碰撞或挤压时，保护线会比探测线或导电涂层更先承受外界压力，因此可防止或减小外界压力作用于探测线或导电涂层上，避免了探测线或导电涂层因为意外断裂发生误报警。
附图说明
图1为一种在圆柱型压力容器瓶壁或压力管道管壁的表面按一定的间距采用螺旋方式缠绕敷设的通断型爆裂预警探测线结构示意图。
图2(a)为本发明提供的用于通断型爆裂预警探测线的保护装置结构示意图。
图2(b)为图2(a)中A—A向剖视图。
图3(a)—(c)为三种本发明中探测线和保护线通过不同厚度和类型的底涂层敷设在压力容器瓶壁或压力管道外壁表面状态示意图。
图4(a)—(b)为两种本发明中保护线与探测线的位置关系示意图。
图5为在探测线和保护线上敷设面涂层示意图。
图6(a)为本发明提供的用于通断型爆裂预警导电涂层的保护装置结构示意图。
图6(b)为图6(a)中A—A向剖视图。
图7(a)—(b)为两种不同成型结构的导电涂层截面示意图。
图8(a)—(c)为三种本发明中导电涂层和保护线通过不同厚度和类型的底涂层敷设在压力容器瓶壁或压力管道外壁表面状态示意图。
图9(a)—(b)为两种本发明中保护线与导电涂层的位置关系示意图。
图10为在导电涂层和保护线上敷设面涂层示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的用于通断型爆裂预警探测线或导电涂层的保护装置进行详细说明。与已有技术相同的部件采用相同的附图标号，并省略对其进行的详细说明。
实施例一
如图2所示，本实施例提供的用于通断型爆裂预警探测线的保护装置是在压力容器或压力管道的外壁5表面，以与通过第一底涂层3(厚度在0.05mm～0.5mm之间)粘结在外壁5表面上的探测线1(直径在0.05mm～2mm之间)并行的方式设置且通过第二底涂层4(厚度在0.05mm～0.5mm之间)粘结或直接敷设在外壁5表面上的保护线2(直径在0.05mm～3mm之间)，并且保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离。在压力容器或压力管道搬运、安装、使用过程中，由于保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离，当压力容器或压力管道与外界发生碰撞或挤压时，保护线2会比探测线1更先承受外界压力，因此可防止或减小外界压力作用于探测线1上，避免了探测线1的意外断裂。
通常，探测线1是以螺旋方式设置在圆柱型压力容器或压力管道的外壁5表面，这时保护线2可采用螺旋敷设方式。当探测线1采用其它敷设方式时，保护线2的敷设可作相应的调整，但二者应始终保持并行设置的方式。
所谓并行设置是指保护线2和探测线1截面轮廓线最近点之间的间距δ需小于设定值δd，设定值δd的取值范围为0～10mm，宜取1～5mm；另外，间距δ可以是定值，也可以是不定值，当间距δ为非0的定值或不定值时，保护线2和探测线1呈大致平行状态，当间距δ为0时，保护线2应采用绝缘材料制成，否则会影响探测线1的通断。此外，保护线2不宜与探测线1上下交叠敷设，即保护线2不可压在探测线1的外部，以防止作用于保护线2上的挤压力传递给探测线1。
保护线2的剩余伸长率(通常在0.1％～40％之间)应大于被保护的探测线1的剩余伸长率(通常在0.05％～1％之间)。否则当受外力碰撞或挤压时，若保护线2剩余延伸率小，容易受挤压断裂，从而影响保护效果。所谓剩余伸长率为探测线1或保护线2材料本身拉断时的伸长率与在额定工作状态下已产生的伸长率之差。
保护线2的剩余应力应大于等于30MPa，小于等于300Mpa。若保护线2的剩余应力过大，当外壁5产生塑性变形时，保护线2不易伸长变形，会通过第一底涂层3和第二底涂层4限制外壁5向探测线1传递变形量，从而降低探测线1的报警灵敏度。所谓剩余应力是指保护线2材料本身的断裂应力与在额定工作状态下保护线拉伸所产生的应力之差。
保护线2和探测线1的截面一般为圆形，但也可以为椭圆形、方形、菱形在内的其它形状。探测线1和保护线2的截面面积宜取0.01mm2～5mm2。
保护线2采用金属导电材料或非金属材料制成，非金属材料包括玻璃纤维或碳纤维丝等。当保护线2采用金属导电材料时，可与探测线1串联，形成探测回路。
探测线1和保护线2可通过绝缘的第一底涂层3和第二底涂层4粘结在压力容器或压力管道的外壁5表面上，外壁5表面可以是圆柱体的圆周面，也可以是圆柱体的两端面。当探测线1本身带有绝缘层时，第一底涂层3可为非绝缘材料涂层。当保护线2不通过第二底涂层4粘结在外壁5表面上时，可通过预加张力的方式直接缠绕在外壁5的表面，也可通过焊接、两侧加涂层等方式敷设在外壁5的表面上。
依据上述基本原理和第一底涂层3与第二底涂层4的不同敷设厚度和类型，还可以分为以下三种不同形式：
形式一：
如图3(a)所示，当探测线1设置处的第一底涂层3与保护线2设置处的第二底涂层4厚度相同时，保护线2的直径须大于探测线1的直径，以保证保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离H大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离H’，高度差取值范围在0.01mm～1mm，宜取0.3mm～0.8mm。探测线1设置处的第一底涂层3可以与保护线2设置处的第二底涂层4为相同材料，也可以是不同材料，可同时敷设，也可先后敷设，底涂层的厚度宜取0.05mm～1mm。
形式二：
如图3(b)所示，当探测线1设置处的第一底涂层3的厚度大于保护线2设置处的第二底涂层4的厚度时(第二底涂层4的厚度可取0)，保护线2的直径须大于探测线1的直径且保证保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离H大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离H’，高度差取值范围在0.01mm～1mm，宜取0.3mm～0.8mm。探测线1设置处的第一底涂层3可以与保护线2设置处的第二底涂层4为相同材料，也可以是不同材料，可同时敷设，也可先后敷设，底涂层的厚度宜取0.05mm～1mm。
形式三：
如图3(c)所示，当探测线1设置处的第一底涂层3的厚度小于保护线2设置处的第二底涂层4的厚度时，保护线2的直径可以大于等于探测线1的直径，也可以小于探测线1的直径，但要保证保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离H大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离H’，高度差取值范围在0.01mm～1mm，宜取0.3mm～0.8mm。探测线1设置处的第一底涂层3可以与保护线2设置处的第二底涂层4为相同材料，也可以是不同材料，可同时敷设，也可先后敷设，底涂层的厚度宜取0.05mm～1mm。
实施例二
本实施例提供的用于压力容器或压力管道外壁表面敷设的通断型爆裂预警探测线的保护装置是在压力容器或压力管道的外壁5表面上，以与通过第一底涂层3粘结在外壁5表面上的探测线1并行的方式设置且通过第二底涂层4粘结在外壁5表面上的一至两根保护线2，并且保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离。当采用一根保护线2时，保护线2与被保护的探测线1的位置关系是将保护线2以并行的方式设置在探测线1的一侧，如图4(a)所示；当采用两根保护线2时，保护线2与被保护的探测线1的位置关系是在探测线1的两侧分别设置一根保护线2，如图4(b)所示。
在压力容器或压力管道搬运、安装、使用过程中，由于保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离，因此当压力容器或压力管道与外界发生碰撞或挤压时，保护线2会比探测线1更先承受外界压力，因此可防止或减小外界压力作用于探测线1上，避免了探测线1的意外断裂。
实施例三
本实施例提供的用于压力容器或压力管道外壁表面敷设的通断型爆裂预警探测线的保护装置包括保护线2和面涂层6；其中保护线2是在压力容器或压力管道的外壁5表面，以与通过第一底涂层3粘结在外壁5表面上的探测线1并行的方式设置且通过第二底涂层4粘结在外壁5表面上，并且保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离；面涂层6敷设在探测线1和保护线2的外部；如图5所示。在压力容器或压力管道搬运、安装、使用过程中，由于保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于探测线1的外周面最外点至外壁5表面间的距离，当压力容器或压力管道与外界发生碰撞或挤压时，保护线2会比探测线1更先承受外界压力，因此可防止或减小外界压力作用于探测线1上，避免了探测线1的意外断裂。
其中面涂层6可采用绝缘或非绝缘材料制成，当探测线1和保护线2本身具有绝缘层时，面涂层6可以采用非绝缘材料，敷设厚度一般为0.05mm～3mm。
实施例四
如图6所示，本实施例提供的用于通断型爆裂预警导电涂层的保护装置是在压力容器或压力管道的外壁5表面，以与通过第一底涂层3(厚度在0.05mm～0.5mm之间)粘结在外壁5表面上的导电涂层7(厚度在0.01mm～1mm之间，宽度在0.1mm～10mm之间)并行的方式设置且通过第二底涂层4(厚度在0.05mm～0.5mm之间)粘结或直接敷设在外壁5表面上的保护线2(直径在0.05mm～3mm之间)，并且保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离。在压力容器或压力管道搬运、安装、使用过程中，由于保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离，当压力容器或压力管道与外界发生碰撞或挤压时，保护线2会比导电涂层7更先承受外界压力，因此可防止或减小外界压力作用于导电涂层7上，避免了导电涂层7的意外断裂。
导电涂层7是将导电粉末混合在绝缘或非绝缘的涂料、胶或者漆中，形成导电涂料、导电胶或导电漆，再用喷涂、刷涂、滚涂在内的涂覆施工工艺将其以线性状态涂覆到外壁5表面，固化后形成具有一定韧性和导电性能的有机、无机或有机/无机复合材料的涂层、胶膜或漆膜，如图7(a)所示。也可以先将绝缘或非绝缘的涂料、胶或漆用喷涂、刷涂、滚涂在内的涂覆施工工艺以线性状态涂覆到外壁5表面，再在涂料、胶或漆的表面加涂导电粉末，固化后形成具有一定韧性和导电性能的有机、无机或有机/无机复合材料的涂层、胶膜或漆膜，如图7(b)所示，此方法形成的导电涂层7分为内外两层，内层的导电粉末层与外层的涂料、胶或漆层交界处具有一定的交融厚度，其中交融处的最内端至导电粉末层最外端之间的结构H1’为具有一定韧性的导电涂层7的有效部分。当涂料、胶或漆为绝缘材料时，导电涂层7上的结构H2’可作为第一底涂层3的全部或第一底涂层3的部分来使用。
通常，导电涂层7的截面采用方形，这时其厚度在0.01mm～1mm之间，宽度在0.1mm～10mm之间，但也能够采用圆形、椭圆形、菱形在内的其它任意形状。
通常，导电涂层7是以螺旋方式设置在圆柱型压力容器或压力管道的外壁5表面，这时保护线2可采用螺旋敷设方式。当导电涂层7采用其它敷设方式时，保护线2的敷设可作相应的调整，但二者应始终保持并行设置的方式。
所谓并行设置是指保护线2和导电涂层7截面轮廓线最近点之间的间距δ需小于设定值δd，设定值δd的取值范围为0～10mm，宜取1～5mm；另外，间距δ可以是定值，也可以是不定值，当间距δ为非0的定值或不定值时，保护线2和导电涂层7呈大致平行状态，当间距δ为0时，保护线2应采用绝缘材料制成，否则会影响导电涂层7的通断。此外，保护线2不宜与导电涂层7上下交叠敷设，即保护线2不可压在导电涂层7的外部，以防止作用于保护线2上的挤压力传递给导电涂层7。
保护线2的剩余伸长率(通常在0.1％～40％之间)应大于被保护的导电涂层7的剩余伸长率(通常在0.05％～5％之间)。否则当受外力碰撞或挤压时，若保护线2剩余延伸率小，容易受挤压断裂，从而影响保护效果。所谓剩余伸长率为导电涂层7或保护线2材料本身拉断时的伸长率与在额定工作状态下已产生的伸长率之差。其中导电涂层7在额定工作状态下产生的伸长率可用在冷态下敷设然后加热膨胀的方式形成，也可用敷设后添加空气等方式形成。
保护线2的剩余应力应大于等于30MPa，小于等于300Mpa。若保护线2的剩余应力过大，当外壁5产生塑性变形时，保护线2不易伸长变形，会通过第一底涂层3和第二底涂层4限制外壁5向导电涂层7传递变形量，从而降低导电涂层7的报警灵敏度。所谓剩余应力是指保护线2材料本身的断裂应力与在额定工作状态下保护线2拉伸所产生的应力之差。
保护线2的截面一般为圆形，但也可以为椭圆形、方形、菱形在内的其它形状。保护线2的截面面积宜取0.01mm2～5mm2。
保护线2采用金属导电材料或非金属材料制成，非金属材料包括玻璃纤维或碳纤维丝等。当保护线2采用金属导电材料时，可与导电涂层7串联，形成探测回路。
导电涂层7和保护线2通过绝缘的第一底涂层3和第二底涂层4粘结在压力容器或压力管道的外壁5表面上，外壁5表面可以是圆柱体的圆周面，也可以是圆柱体的两端面。当保护线2不通过第二底涂层4粘结在外壁5表面上时，可通过预加张力的方式直接缠绕在外壁5的表面，也可通过焊接、两侧加涂层等方式敷设在外壁5的表面上。
依据上述基本原理和第一底涂层3与第二底涂层4的不同敷设厚度和类型，还可以分为以下三种不同形式：
形式一：
如图8(a)所示，当导电涂层7设置处的第一底涂层3与保护线2设置处的第二底涂层4厚度相同时，保护线2的直径须大于导电涂层7的厚度，以保证保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离H大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离H’，高度差取值范围在0.01mm～1mm，宜取0.3mm～0.8mm。导电涂层7设置处的第一底涂层3可以与保护线2设置处的第二底涂层4为相同材料，也可以是不同材料，可同时敷设，也可先后敷设，底涂层的厚度宜取0.05mm～1mm。
形式二：
如图8(b)所示，当导电涂层7设置处的第一底涂层3的厚度大于保护线2设置处的第二底涂层4的厚度时(第二底涂层4的厚度可取0)，保护线2的直径须大于导电涂层7的厚度且保证保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离H大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离H’，高度差取值范围在0.01mm～1mm，宜取0.3mm～0.8mm。导电涂层7设置处的第一底涂层3可以与保护线2设置处的第二底涂层4为相同材料，也可以是不同材料，可同时敷设，也可先后敷设，底涂层的厚度宜取0.05mm～1mm。
形式三：
如图8(c)所示，当导电涂层7设置处的第一底涂层3的厚度小于保护线2设置处的第二底涂层4的厚度时，保护线2的直径可以大于等于导电涂层7的厚度，也可以小于导电涂层7的厚度，但要保证保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离H大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离H’，高度差取值范围在0.01mm～1mm，宜取0.3mm～0.8mm。导电涂层7设置处的第一底涂层3可以与保护线2设置处的第二底涂层4为相同材料，也可以是不同材料，可同时敷设，也可先后敷设，底涂层的厚度宜取0.05mm～1mm。
实施例五
本实施例提供的用于压力容器或压力管道外壁表面敷设的通断型爆裂预警探测线的保护装置是在压力容器或压力管道的外壁5表面上，以与通过第一底涂层3粘结在外壁5表面上的导电涂层7并行的方式设置且通过第二底涂层4粘结在外壁5表面上的一至两根保护线2，并且保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离。当采用一根保护线2时，保护线2与被保护的导电涂层7的位置关系是将保护线2以并行的方式设置在导电涂层7的一侧，如图9(a)所示；当采用两根保护线2时，保护线2与被保护的导电涂层7的位置关系是在导电涂层7的两侧分别设置一根保护线2，如图9(b)所示。
在压力容器或压力管道搬运、安装、使用过程中，由于保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离，因此当压力容器或压力管道与外界发生碰撞或挤压时，保护线2会比导电涂层7更先承受外界压力，因此可防止或减小外界压力作用于导电涂层7上，避免了导电涂层7的意外断裂。
实施例六
本实施例提供的用于压力容器或压力管道外壁表面敷设的通断型爆裂预警探测线的保护装置包括保护线2和面涂层6；其中保护线2是在压力容器或压力管道的外壁5表面，以与通过第一底涂层3粘结在外壁5表面上的导电涂层7并行的方式设置且通过第二底涂层4粘结在外壁5表面上，并且保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离；面涂层6敷设在导电涂层7和保护线2的外部；如图10所示。在压力容器或压力管道搬运、安装、使用过程中，由于保护线2的外周面最外点至外壁5表面间的距离大于导电涂层7的外周面最外点至外壁5表面间的距离，当压力容器或压力管道与外界发生碰撞或挤压时，保护线2会比导电涂层7更先承受外界压力，因此可防止或减小外界压力作用于导电涂层7上，避免了导电涂层7的意外断裂。
其中面涂层6采用绝缘材料制成，敷设厚度一般为0.05mm～3mm。
