CN113295543B - 一种管道高温***试验设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道高温***试验设备，包括***试验机、***水箱以及操作面板，所述***试验机包括机体和高压水管，通过高压水管连接试验管材，提供***压力；所述***水箱包括强化箱体、液压开关装置、水体循环加热装置、弹性底座装置及其附件以及监测装置，用于承载试验管材，提供包括温度控制、***监测以及防护在内的多种功能；所述操作面板用于对所述设备进行远程操作控制。本发明公开的一种管道高温***试验设备及方法，其具有安全高效的特点，可提供稳定可调的高温环境，实现高温条件下的管材***试验。
Description
技术领域
本发明属于复合管制备技术领域，具体涉及一种管道高温***试验设备及方法。
背景技术
管材***试验是一种较为快速且准确的衡量管材承压能力的测试方法。***产生的强大推力会对四周物体造成较大冲击，尤其是***点出现在金属接头位置时，受到***冲击力的金属接头就像一枚炮弹一样高速飞出，且方向不受控制，危险性较大。因此，常规***试验通常在地面下挖空洞或者利用其他封闭空间进行。
目前，包括石油行业在内的多个行业都有带压输送高温流体的需求，如何快速评价管道性能是否满足实际使用需求是一个难题。如果能实现在高温环境下实施***试验，将解决这一难题，具有极大实际意义。
发明内容
针对上述问题情况，本发明提供一种管道高温***试验设备及方法，其采用加固大容量恒温水箱作为容器，并以此提供稳定的高温环境，其内部设有多重防护、监控以及辅助装置，可实现安全高效的高温***试验。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种管道高温***试验设备，包括***试验机、***水箱以及操作面板，所述***试验机包括机体和高压水管，通过高压水管连接试验管材，提供***压力；所述***水箱包括强化箱体、液压开关装置、水体循环加热装置、弹性底座装置及其附件以及监测装置，用于承载试验管材，提供包括温度控制、***监测以及防护在内的多种功能；所述操作面板用于对所述设备进行远程操作控制。
进一步的，所述强化箱体包括箱本体和盖板，所述箱本体主体为强化加厚钢结构，中间添加吸能层，底部设有带孔加厚钢板，所述盖板远离开口端左右两侧各有两个排气孔，气孔朝向为45°向后设置，所述高压水管可穿过左侧排气孔进入箱本体内与试验管材连接。
进一步的，所述液压开关装置包括液压缸、液压缸底座以及液压杆，所述液压开关装置位于箱本体外部左右两侧，由液压杆驱动，用于打开或锁合盖板。
进一步的，所述弹性底座装置由高强度合金柱、强力弹簧以及固定底座构成，所述合金柱为四根，矩形排列固定在箱本体的底部，所述强力弹簧套在所述合金柱的外侧，上下两端分别与固定底座以及箱本体底部焊接。
进一步的，所述固定底座为中部下凹设置，两翼具有通孔，可使合金杆的顶端穿过所述通孔，从而可实现固定底座沿合金杆上下浮动；所述合金柱的左右两端各有一组固定底座，用于放置管材；管材穿过套筒放置在固定底座上，左端的套筒外设有限位套，限位套的两翼设有带孔台阶，通过插销穿过孔与固定底座固定，可起到限位作用，右端的套筒与固定底座之间留有空隙，仅限制***后，断开管端撞向设置在箱体一侧的蜂窝型缓冲装置。
进一步的，在左右套筒的两端部还设有通过螺纹固定连接的左堵头和右堵头，所述左堵头中部还设有螺纹孔，连接有水管接头，高压水管可连接所述水管接头从而与管材内部形成通路，所述右堵头与右端套筒密封固定连接。
进一步的，所述水体循环加热装置设置在底部加厚钢板后，在箱本体底部两个对角位置，各有一个进水口和一个出水口，水体从进水口进入箱本体内，加热管在加厚钢板下螺旋分布。
进一步的，所述监测装置包括画面监视和温度测量，所述画面监视由LED发光灯带、高速摄像头以及增亮光源组成；所述LED发光灯带由下螺旋而上紧贴箱内侧壁，所述高速摄像头为四个，各自配备一个增亮光源，分布在箱本体左右侧壁的上边缘对角位置；温度测量由水箱内部设有的多个测温探头组成，分布在箱体四周上，可实时监控各部分水温情况，在箱本体的外侧还设有显示屏用于对监测状况进行显示。
更进一步的，所述操作面板通过有线方式与***试验机及箱体连接，位于安全距离之外，通过操作面板可以控制水箱盖板远程开关、实时监控箱体内温度和画面。
此外，本发明还提供了上述一种管道高温***试验设备的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1: 安装准备：准备所试验管材，两端连接套筒构成管段；管段一端安装右堵头，并紧固；将管段竖起，并注满自来水；在注水口安装带有连接水管接头的左堵头；高压水管从排气口***，并连接在左堵头的水管接头上；将整个管段安装在固定支架上；左堵头一端的固定底座上安装好对应的限位套对管段加以固定；向箱本体内注入一定量水，要求没过试验管段，循环水泵通电，水路开始循环；
S2: 操作设备通电，根据试验标准，通过操作面板设定水体循环加热装置的试验温度，进行状态调节，调节完毕后进行加热操作，加热箱本体内水体到试验规定温度；然后保温30min，确保管段及其内部水体达到试验温度；
S3: 开启***试验机，设置好上限压力数值、下限压力数值，通过高压水管向管段内施加压力，进行***试验；
S4: 通过设定参数，控制压力、时间，达到指定时间后，泄压，打开***水箱的盖板，取下试样管材。
有益效果
本发明提供一种管道高温***试验设备及方法，通过本发明技术方案，其采用加固大容量恒温水箱作为容器，并以此提供稳定的高温环境，其内部设有多重防护、监控以及辅助装置，可实现安全高效的高温***试验。
附图说明
图1为本发明的***水箱的结构示意图；
图2 为本发明***水箱沿管材纵向剖面图；
图3为本发明的***水箱的结构示意图。
图中：1、箱本体；2、加厚钢板；3、液压缸底座；4、液压缸；5、强力弹簧；6、固定底座；7、左堵头；8、插销；9、限位套；10、套筒；11、合金杆；12、盖板；13、高速摄像头；14、LED发光灯带；15、管材；16、测温探头；17、缓冲装置；18、显示屏；19、加热管；20、液压杆；21、右堵头；22、排气孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种管道高温***试验设备，包括***试验机、***水箱以及操作面板，其中，***试验机包括机体和高压水管，通过高压水管连接试验管材，提供***压力；***水箱（如图1-3所示）包括强化箱体、液压开关装置、水体循环加热装置、弹性底座装置及其附件以及监测装置，用于承载试验管材，提供包括温度控制、***监测以及防护在内的多种功能；操作面板用于对所述设备进行远程操作控制。
其中，强化箱体包括箱本体1和盖板12，主体为强化加厚钢结构，中间添加吸能层，底部设有带孔加厚钢板2，可防止意外情况发生，万一管材***时被意外炸出，箱体可以承受较强冲击力，防止出现箱体破损的情况，对附近的人员和物品造成破坏；同时，盖板12远离开口端左右两侧各有两个排气孔22，气孔朝向为45°向后设置，防止卸压时携带的水汽喷到操作人员。高压水管可穿过左侧排气孔22进入箱本体1内与试验管材连接。
液压开关装置包括液压缸4、液压缸底座3以及液压杆20，液压开关装置位于箱本体1外部左右两侧，由液压杆20驱动，用于打开或锁合盖板12。关闭盖板12的时候，液压杆20收紧，锁死箱体，防止***产生的压力推开盖板12。
弹性底座由高强度合金柱11、强力弹簧5以及固定底座6构成。四根高强度合金柱11矩形排列固定在箱体底部，强力弹簧5套在合金柱11外侧，上下两端分别与固定底座6以及箱本体底部焊接。管材固定在固定底座6上。***时，弹性的固定底座6可以卸去一部分冲击力，起到缓冲作用。
固定底座6为中部下凹设置，两翼具有通孔，可使合金杆11的顶端穿过所述通孔，从而可实现固定底座6沿合金杆上下浮动；合金柱的左右两端各有一组固定底座6，用于放置管材15；管材15两端穿过套筒10放置在固定底座6上，左端的套筒10外设有限位套9，限位套9的两翼设有带孔台阶，通过插销8穿过孔与固定底座6固定，可起到限位作用，能够有效固定管段，防止***时，管段撞向左侧箱体，导致高压水管破损。右端的套筒10与固定底座6之间没有紧密贴合，留有3-5mm空隙，仅起到限位作用，可保证***后，这端管材不飞向其他方向，可以准确撞击到设置在箱体一侧的蜂窝型缓冲装置17，保证安全。
此外，在左右套筒10的两端部还设有通过螺纹固定连接的左堵头7和右堵头21，左堵头7中部还设有螺纹孔，连接有水管接头，高压水管可连接水管接头从而与管材内部形成通路，右堵头21与右端套筒10密封固定连接。
本发明水箱还设有水体循环加热装置，隐藏设置在底层加厚钢板2下面，在箱体底部两个对角位置，各有一个进水口和一个出水口，水体从进水口进入箱体内，加热管19在加厚钢板下螺旋分布；箱内水体循环有利于水温均匀，避免出现冷热不均的情况。同时，加热管隐藏在加厚钢板后，可避免***过程意外受损，产生电路安全隐患。水箱内部共设有多个测温探头16，分布在箱体四周以及横梁上，可实时监控各部分水温，确保水体环境温度均匀稳定；在箱本体1的外侧还设有显示屏18用于对监测状况进行显示。
本发明监测装置分为画面监视和温度测量，其中，画面监视由LED发光灯带14、高速摄像头13以及增亮光源组成。本发明水箱箱体设有多圈LED发光灯带，由下螺旋而上紧贴箱内侧壁，箱内还设有4个高速摄像头，分布在箱本体左右侧壁的上边缘对角位置，每个摄像头配备增亮光源，确保视线清晰，可以清晰捕捉管材***过程的全角度的每一个细节，以实现操作人员远程监测管材状态，在保证安全的同时，还可以录制管材***视频，抓拍***点及其***情况，便于后期根据***场景分析管材受力情况.
本发明***水箱还配备远程操作面板，通过有线方式与***试验机及箱体连接，位于安全距离之外，一般要求处于有墙体分隔的另一个房间内。信号通过有线传输到设置在安全距离外的操作面板上。操作面板可实时监控四个摄像头的拍摄画面以及各传感器显示温度，同时，还可以实现远程开关水箱箱门，防止因高温或者泄压不完全产生的安全隐患。
通过本发明技术方案，其采用加固大容量恒温水箱作为容器，并以此提供稳定的高温环境，其内部设有多重防护、监控以及辅助装置，可实现安全高效的高温***试验。
具体使用时，本发明的一种管道高温***试验设备的试验方法，包括如下步骤：
（1）安装准备：准备所试验管材，两端连接套筒构成管段；管段一端安装右堵头，并紧固；将管段竖起，并注满自来水；在注水口安装带有连接水管接头的左堵头；高压水管从排气口***，并连接在左堵头的水管接头上；将整个管段安装在固定支架上；左堵头一端的固定底座上安装好对应的限位套对管段加以固定；向箱本体内注入一定量水，要求没过试验管段，循环水泵通电，水路开始循环；
（2）操作设备通电，根据试验标准，通过操作面板设定水体循环加热装置的试验温度，进行状态调节，调节完毕后进行加热操作，加热箱本体内水体到试验规定温度；然后保温30min，确保管段及其内部水体达到试验温度；
（3）开启***试验机，设置好上限压力数值、下限压力数值，通过高压水管向管段内施加压力，进行***试验。
（4）通过设定参数，控制压力、时间，达到指定时间后，泄压，打开***水箱的盖板，取下试样管材。
Claims (8)
1.一种管道高温***试验设备，其特征在于，包括通过线路连接的***试验机、***水箱以及操作面板，所述***试验机包括机体和高压水管，通过高压水管连接试验管材，提供***压力；所述***水箱包括强化箱体、液压开关装置、水体循环加热装置、弹性底座装置及其附件以及监测装置，用于承载试验管材，提供包括温度控制、***监测以及防护在内的多种功能；所述操作面板用于对所述设备进行远程操作控制；
所述强化箱体包括箱本体（1）和盖板（12），箱本体（1）主体为强化加厚钢结构，中间添加吸能层，底部设有带孔加厚钢板（2）；所述液压开关装置位于箱本体（1）外部左右两侧，由液压杆（20）驱动，用于打开或锁合盖板（12），所述水体循环加热装置设置在底部加厚钢板（2）下面；
所述弹性底座装置由高强度合金柱（11）、强力弹簧（5）以及固定底座（6）构成，所述合金柱（11）为四根，矩形排列固定在箱本体（1）的底部，所述强力弹簧（5）套在所述合金柱（11）的外侧，上下两端分别与固定底座（6）以及箱本体（1）底部焊接；所述固定底座（6）为中部下凹设置，两翼具有通孔，可使合金柱（11）的顶端穿过所述通孔，从而可实现固定底座（6）沿合金柱（11）上下浮动；所述合金柱（11）的左右两端各有一组固定底座（6），用于放置管材（15）；管材（15）两端穿过套筒（10）放置在固定底座（6）上，左端的套筒（10）外设有限位套（9），限位套（9）的两翼设有带孔台阶，通过插销（8）穿过孔与固定底座（6）固定，可起到限位作用，右端的套筒（10）与固定底座（6）之间留有空隙，仅限制***后，断开管端撞向设置在箱体一侧的蜂窝型缓冲装置（17）。
2.根据权利要求1所述的一种管道高温***试验设备，其特征在于，所述盖板（12）远离开口端左右两侧各有两个排气孔（22），气孔朝向为45°向后设置，所述高压水管可穿过左侧排气孔（22）进入箱本体（1）内与试验管材连接。
3.根据权利要求1所述的一种管道高温***试验设备，其特征在于，所述液压开关装置包括液压缸（4）、液压缸底座（3）以及液压杆（20）。
4.根据权利要求1所述的一种管道高温***试验设备，其特征在于，在左右套筒（10）的两端部还设有通过螺纹固定连接的左堵头（7）和右堵头（21），所述左堵头（7）中部还设有螺纹孔，连接有水管接头，高压水管可连接所述水管接头从而与管材内部形成通路，所述右堵头（21）与右端套筒（10）密封固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种管道高温***试验设备，其特征在于，在箱本体（1）底部两个对角位置，各有一个进水口和一个出水口，水体从进水口进入箱本体内，加热管（19）在加厚钢板（2）下螺旋分布。
6.根据权利要求1所述的一种管道高温***试验设备，其特征在于，所述监测装置包括画面监视和温度测量，所述画面监视由LED发光灯带（14）、高速摄像头（13）以及增亮光源组成；所述LED发光灯带（14）由下螺旋而上紧贴箱内侧壁，所述高速摄像头（13）为四个，各自配备一个增亮光源，分布在箱本体左右侧壁的上边缘对角位置；温度测量由水箱内部设有的多个测温探头（16）组成，分布在箱体四周上，可实时监控各部分水温情况，在箱本体的外侧还设有显示屏（18）用于对监测状况进行显示。
7.根据权利要求1所述的一种管道高温***试验设备，其特征在于，所述操作面板通过有线方式与***试验机及箱体连接，位于安全距离之外，通过操作面板控制水箱盖板（12）远程开关、实时监控箱体内温度和画面。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种管道高温***试验设备的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1: 安装准备：准备所试验管材，两端连接套筒构成管段；管段一端安装右堵头，并紧固；将管段竖起，并注满自来水；在注水口安装带有连接水管接头的左堵头；高压水管从排气口***，并连接在左堵头的水管接头上；将整个管段安装在固定支架上；左堵头一端的固定底座上安装好对应的限位套对管段加以固定；向箱本体内注入一定量水，要求没过试验管段，循环水泵通电，水路开始循环；
S2: 操作设备通电，根据试验标准，通过操作面板设定水体循环加热装置的试验温度，进行状态调节，调节完毕后进行加热操作，加热箱本体内水体到试验规定温度；然后保温30min，确保管段及其内部水体达到试验温度；
S3: 开启***试验机，设置好上限压力数值、下限压力数值，通过高压水管向管段内施加压力，进行***试验；
S4: 通过设定参数，控制压力、时间，达到指定时间后，泄压，打开***水箱的盖板，取下试样管材。
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