CN104007017B - 一种金属管材拉伸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属管材拉伸装置，包括装配支架和拉伸结构，该拉伸结构包括第一连接杆、第二连接杆、第一缓冲件和第二缓冲件，该第一缓冲件和第二缓冲件分别包括环形缓冲结构和缓冲接头，在该缓冲接头的一侧设置有固定杆，该固定杆垂直于该环形缓冲结构设置，该环形缓冲结构的一端套在该固定杆上，且该固定杆适宜于沿该环形缓冲结构的环内部分进行相对运动，在金属管材试件上还设置有进液口，该进液口与加压注入装置连通设置。通过本发明中的设置方式，在对管材进行内压和轴向拉伸双重载荷测试时，当管材在内压的作用下发生爆炸时，该第一缓冲件和第二缓冲件又提供了一定的活动距离，从而抵消了爆炸带来的位移，能够有效防止装置遭到破坏。

Description

一种金属管材拉伸装置

技术领域

本发明涉及一种金属管材拉伸装置，具体涉及一种可配合加压注入装置对金属管材进一步施加内压载荷的拉伸装置，以模拟金属管材在拉伸载荷和内压载荷共同作用下的变形甚至爆炸过程。

背景技术

目前，二氧化碳驱油技术已成为石油、天然气行业中的一项日趋成熟的技术，这项技术是将二氧化碳注入油层中，不仅可以提高石油的采收率，满足油田的开发需求，还可作为温室气体减排的重要地质储存手段，解决二氧化碳的封存问题。

在进行二氧化碳驱油时，将二氧化碳注入油层是通过二氧化碳注入管柱实现的，二氧化碳注入管柱在井底运行过程中承受着多种复杂载荷，如注入管与套管之间的接触应力、分段注入管连接处的扭矩、高浓度二氧化碳高压注入后的内压以及注入管由于自身重力产生的轴向拉伸力，尤其对于注入深度较大的二氧化碳注入管，该轴向拉伸力则无法再被忽视。当外界环境温度升高时，高压注入的液态或气液混合态的二氧化碳可能发生相变导致压力进一步升高，一旦超过金属管材的承压能力则有可能造成注入管爆炸，进而引起大量二氧化碳泄漏甚至引发井喷等重大灾害事故。因此，为了避免上述事故的发生，制定二氧化碳注入管的相关强度标准迫在眉睫，那么需要模拟二氧化碳注入管在使用过程中发生变形甚至爆炸的过程，则必须考虑注入管在井底所承受的复杂载荷，特别是内压载荷和轴向拉伸载荷。

现有技术中对金属管材施加载荷的报道已屡见不鲜，如中国专利文献CN102914471A公开了一种内压载荷的实验装置，该装置采用加压注入装置向所述金属管材中注入CO₂。具体包括：通过CO₂储气瓶向储罐内输入5～7MPa压力的二氧化碳气体，通过制冷机制冷使储罐内的气体二氧化碳冷却至液态，然后打开阀门将液态二氧化碳注入到试压金属管件中；再通过高压泵对其加压，当压力值达到电极点压力表的预设值时，高压泵停止工作，然后通过恒温箱内的加热电阻对装有高压液态二氧化碳的金属管件加热至管内二氧化碳为超临界状态，最后对金属管件加热，以测试不同压力不同温度下超临界流体对金属管道在塑性形变方面的影响。

上述实验装置可以实现内压载荷的测试，除此之外，现有技术中还有许多针对金属材料拉伸成型的装置，如中国专利文献CN203231937U公开了一种试验装置，该装置包括下部开有燕尾式的上钳口的上钳具以及一个外形与上钳口适配的、截面呈倒三角形的上夹具，所述上夹具装在上钳口内，上夹具内部具有用于固定试样上端部的锁紧装置，在上夹具与上钳口之间还设置有相接触的斜面，该斜面设有阻尼脂层。所述金属拉伸试验装置还设置有与上夹具和上钳口结构相同的下夹具和下钳口，在实际操作时，将金属材料的式样夹持在上夹具和下夹具之间进行拉伸，即可实现其性能测试。

由上述现有技术可知，目前的实验装置都只能实现单一的内压载荷测试或者拉伸测试，而无法模拟出二氧化碳注入管在井底时的复杂载荷环境。并且现有技术中的拉伸装置也不适用于直接与压力注入装置配合使用，原因在于如果使用压力注入装置向管材内注入二氧化碳，那么管材在承受内压的过程中会发生形变甚至爆炸，而爆炸产生的位移会导致拉伸装置遭到严重破坏，使得装置难以多次使用。因此，如何能够设计开发一种操作方便、简单高效且可与压力注入装置配合使用的拉伸装置，对研究二氧化碳注入管在井底的安全使用具有重要意义。

发明内容

本发明解决的是现有技术中的拉伸试验机因没有用于固定圆柱形金属管试件的夹具，且无法配合其他加载装置联合使用的缺陷而导致的操作不便、效率较低的问题，进而提供一种操作方便、简单高效且可与压力注入装置配合使用的拉伸装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种金属管材拉伸装置，包括：

装配支架，成型有相互平行设置的第一支撑板和第二支撑板；

拉伸结构，设置在所述第一支撑板和第二支撑板之间，包括第一连接杆和第二连接杆，其中所述第一连接杆与所述第一支撑板连接设置，所述第二连接杆与所述第二支撑板连接设置，同时所述第一连接杆还与液压系统连接设置，适宜于在所述液压系统的作用下沿轴向进行往复运动；

所述拉伸结构还设置有第一缓冲件和第二缓冲件，所述第一缓冲件和第二缓冲件均包括：

环形缓冲结构；

缓冲接头，在所述缓冲接头的一侧设置有固定杆，所述固定杆垂直于所述环形缓冲结构设置，所述环形缓冲结构的一端套在所述固定杆上，且所述固定杆适宜于沿所述环形缓冲结构的环内部分进行相对运动；

其中，所述第一缓冲件的环形缓冲结构与所述第一连接杆连接设置，所述第二缓冲件的环形缓冲结构与所述第二连接杆连接设置；所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头分别与金属管材试件的两端连接；并且当所述拉伸结构处于张紧状态时，所述第一连接杆、第二连接杆、第一缓冲件、第二缓冲件以及金属管材试件的中轴线处于同一水平线上；在所述金属管材试件上还设置有进液口，所述进液口与加压注入装置连通设置。

所述加压注入装置包括通过管路连接设置的CO₂储气瓶和储罐，其中所述储罐放置在冷箱内，所述冷箱与制冷机连接设置；

所述储罐的出液口与所述金属管材试件的进液口连通设置，在所述储罐与所述金属管材试件之间设置有高压泵。

所述液压系统包括液压缸和液压连接杆，所述液压连接杆贯穿所述第一支撑板设置且与所述第一连接杆连接，适宜于带动所述第一连接杆沿轴向进行往复运动。

在所述金属管材试件的两端以及所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头上均设置有法兰接头，所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头上的法兰接头分别与所述金属管材试件两端的法兰接头抵触连接，在抵触连接处设置有限位筒，所述限位筒紧密环绕所述抵触连接处的法兰接头设置，适宜于将缓冲接头与金属管材试件固定连接。

所述限位筒包括位于其轴截面两侧的上筒体和下筒体；所述上筒体和下筒体的一侧连接设置，且所述上筒体和下筒体可沿连接线进行旋转，在所述上筒体和下筒体的另一侧设置有卡定装置。

在所述第一连接杆和所述第一支撑板之间设置有第一连接接头；在所述第二连接杆和所述第二支撑板之间设置有第二连接接头；其中，所述第一连接接头和第二连接接头分别设置有基座，所述基座呈圆柱形，在所述基座的一端设置有U型槽，所述U型槽的开口位于所述基座的端面上，贯穿所述U型槽的两个侧壁设置有螺栓；所述第一连接接头的螺栓与所述第一连接杆连接设置，所述第一连接接头的基座与所述液压连接杆连接设置；

所述第二连接接头的螺栓与所述第二连接杆连接设置；所述第二连接接头的基座与所述第二支撑板固定连接。

在所述装配支架的第一支撑板和第二支撑板之间的底面上设置有两个试件支架，每个所述试件支架的顶端设置有凹槽，所述凹槽的形状与所述金属管材试件的外壁形状相吻合，适宜于对所述金属管材试件进行支撑。

还设置有定型拉杆，所述定型拉杆的两端分别与所述第一支撑板和第二支撑板连接设置。

在所述装配支架的第一支撑板和第二支撑板之间的底面上铺设有缓冲膜；在所述装配支架的底端还贴有减震防滑膜。

所述环形缓冲结构由两个相互平行且相对设置的直边和两个相对设置的弧形边组成，其中所述弧形边的内边形状与所述固定杆的外壁形状相吻合。

所述金属管材试件的长度为300mm。

本发明所述的金属管材拉伸装置具有如下优点：

(1)本发明所述的金属管材拉伸装置，在装配支架的两个支撑板之间设置有拉伸结构，所述拉伸结构设置有第一缓冲件和第二缓冲件，所述第一缓冲件和第二缓冲件均包括：环形缓冲结构和缓冲接头，在所述缓冲接头的一侧设置有固定杆，所述固定杆垂直于所述环形缓冲结构设置，所述环形缓冲结构的一端套在所述固定杆上，且所述固定杆适宜于沿所述环形缓冲结构的环内部分进行相对运动；并且在所述金属管材试件上还设置有进液口，所述进液口与加压注入装置连通设置。通过本发明中的设置方式，在对管材进行内压和轴向拉伸双重载荷测试时，所述加压注入装置通过进液口向所述管材的内部注入二氧化碳，而拉伸结构则在液压系统的带动下进行拉伸运动，当管材在内压的作用下发生爆炸时，所述第一缓冲件和第二缓冲件又提供了一定的活动距离，从而抵消了爆炸带来的位移，能够有效防止装置遭到破坏。

(2)本发明所述的金属管材拉伸装置，在所述金属管材试件的两端以及所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头上均设置有法兰接头，所述第一缓冲件和第二缓冲件缓冲接头上的法兰接头分别与所述金属管材试件两端的法兰接头通过限位筒和插销固定连接。本发明中的管材试件为圆柱形中空结构，而现有技术中的夹具通常并不适用于圆柱形试件的牢固夹持，而本发明通过在金属管材试件的两端密封焊接高强度的合金钢试件法兰接头，相应地在缓冲结构的一端也设置法兰接头，将金属管材试件两端的法兰接头分别与缓冲结构的法兰接头抵触连接，并在抵触连接处设置限位筒，所述限位筒紧密环绕所述抵触连接处的法兰接头设置，可使得金属管材试件被牢固地固定在缓冲接头上。

附图说明

图1为本发明所述的金属管材拉伸装置的剖面结构示意图；

图2为本发明所述的金属管材试件的剖面结构示意图；

图3为本发明所述的金属管材拉伸装置与液压站连接使用时的剖面结构示意图。

其中，附图标记为：

1-液压缸；2-液压连接杆；3-第一连接接头；4-环状缓冲结构；5-缓冲接头；6-限位筒；7-金属管材试件；8-固定杆；9-第二连接接头；10-固定接头；11-装配支架；12-缓冲膜；13-减震防滑膜；14-试件支架；15-定型拉杆；16-卡定装置；17-液压输送软管；18-电机；19-电源开；20-电源关；21-拉伸控制按钮；22-卸载控制按钮；23-压力表；24-安全阀；25-压力调节阀门；26-进油口；27-手把；28-油箱；29-油窗；30-放油螺；31-进液口；32-第一支撑板；33-第二支撑板；34-第一连接杆；35-第二连接杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明提供的金属管材拉伸装置进行详细说明。

实施例1

本实施例所述的金属管材拉伸装置，包括：装配支架11和拉伸结构，其中：所述装配支架11成型有相互平行设置的第一支撑板32和第二支撑板33；

所述拉伸结构设置在所述第一支撑板32和第二支撑板33之间，包括第一连接杆34、第二连接杆35、第一缓冲件和第二缓冲件，其中所述第一连接杆34与所述第一支撑板32连接设置，所述第二连接杆35与所述第二支撑板33连接设置，同时所述第一连接杆34还与液压系统连接设置，适宜于在所述液压系统的作用下沿轴向进行往复运动，本实施例中的液压系统包括液压缸1和液压连接杆2，所述液压缸1安装在所述第一支撑板32上，所述液压连接杆2贯穿所述第一支撑板32设置且分别与所述液压缸1和第一连接杆34连接，适宜于带动所述第一连接杆34沿轴向进行往复运动；所述第一缓冲件和第二缓冲件均包括：环形缓冲结构4和缓冲接头5，在所述缓冲接头5的一侧设置有固定杆8，所述固定杆8垂直于所述环形缓冲结构4设置，所述环形缓冲结构4的一端套在所述固定杆8上，且所述固定杆8适宜于沿所述环形缓冲结构4的环内部分进行相对运动；所述第一缓冲件的环形缓冲结构与所述第一连接杆34连接设置，所述第二缓冲件的环形缓冲结构与所述第二连接杆35连接设置，且所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头5分别与金属管材试件7的两端连接。当所述拉伸结构处于张紧状态时，所述第一连接杆34、第二连接杆35、第一缓冲件、第二缓冲件以及金属管材试件7的中轴线处于同一水平线上，以确保施加于金属管材试件7上的拉伸载荷的均匀性。

同时在所述金属管材试件7上还设置有进液口31(见图2)，所述进液口31与加压注入装置连通设置，本实施例中所述加压装置包括通过管路连接设置的CO₂储气瓶和储罐，其中所述储罐放置在冷箱内，所述冷箱与制冷机连接设置；所述储罐的出液口与所述金属管材试件的进液口连通设置，在所述储罐与所述金属管材试件之间设置有高压泵。本实施例中所述加压装入装置在工作时，先打开CO₂储气瓶，所述CO₂储气瓶中的CO₂气体进入储罐，利用制冷机对所述冷箱进行冷却，从而使储罐中的CO₂气体冷却为液态，然后利用高压泵将液态的CO₂气体泵入金属管材试件中。为了控制输入CO₂的压力值，本实施例在所述CO₂储气瓶和储罐之间设置有精密压力表，在所述高压泵与所述金属管材试件之间设置有电极点压力表。

本实施例所述的金属管材拉伸装置的工作过程如下：

(1)加工金属管材试件：将金属管材截成长度为300mm的试件，在该试件的表面沿其轴线方向加工出一条长200mm、宽5mm、深3mm的槽线(图1及图2中未示出)，并将该试件的两端均用高强度合金钢的法兰接头焊接密封，同时在该试件的左端预留一进液口以与加压注入装置相连接；

(2)连接液压系统：本发明所述的液压系统由液压站提供液压能，通过液压输送软管将液压缸与液压站紧密相连，向液压站的油箱中注入润滑油至油窗刻度的三分之一处，并将压力表调至零位；其中该液压输送软管的通径为6mm，最大工作压力50MPa；所用的液压站型号为DBS0.7L-B，参见图3，图3为本发明所述的金属管材拉伸装置与液压站连接使用时的剖面结构示意图，该液压站主要包括电机18、控制面板、内置高压泵、压力表23、压力调节阀25、安全阀24、进油口26、手把27、油箱28、油窗29、放油螺30等，其中控制面板自上而下分别设置四个按钮，依次为电源开19、电源关20、拉伸控制按钮21和卸载按钮22；油箱28顶部为进油口26，底部壁面有放油螺30，前面板上设有油窗29；该液压系统可提供高压压力63MPa，高压流量0.7L/min，油箱容量为7.6L，可用容量为3.42L，电机功率为0.75kw；

(3)安装金属管材试件：将所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头5分别与加工完毕后的金属管材试件7的两端通过法兰连接。同时将金属管材试件的进液口通过高压注入管线与加压注入装置相连通；

(4)施加拉伸载荷：接通液压站的总电源，按下液压站的电源开，旋转压力调节阀使得压力表的指针指向50MPa，再按下拉伸控制按钮，并在整个拉伸过程中保持该按钮为开启状态，此时，所述拉伸结构处于张紧状态，所述第一连接杆34、第二连接杆35、第一缓冲件、第二缓冲件以及金属管材试件7的中轴线处于同一水平线上，即对金属管材试件施加50MPa的轴向拉伸载荷；

(5)施加内压载荷：在维持设定的拉伸载荷条件下，启动加压注入装置，将液化后的处于超临界态的二氧化碳高压注入该金属管材试件内。

由于超临界二氧化碳具有很大的压缩系数，金属管材试件内二氧化碳的注入会使其内压载荷迅速增大，当金属管材试件所承受的拉伸载荷与内压载荷的复合载荷超过其P110钢材料的承载力时，金属管材试件发生变形并引起爆炸，爆炸时的压力为58.66MPa。

实验结束后，关闭拉伸控制按钮，按下按钮并维持10s，再次关闭该卸载按钮进而完成了对金属管材试件的拉伸卸载，拔出限位筒上的插销，打开限位筒，即可取出金属管材试件，进而对试件的力学性能及裂口情况等进行分析。

实施例2

本实施例所述的金属管材拉伸装置，参见图1(图1为本发明所述的金属管材拉伸装置的剖面结构示意图)，包括：装配支架11和拉伸结构，其中：所述装配支架11成型有相互平行设置的呈矩形的第一支撑板32和第二支撑板33；

所述拉伸结构设置在所述第一支撑板32和第二支撑板33之间，包括：第一连接杆34、第二连接杆35、第一缓冲件和第二缓冲件，其中所述第一连接杆34与所述第一支撑板32连接设置，所述第二连接杆35与所述第二支撑板33连接设置，同时所述第一连接杆34还与液压系统连接设置，适宜于在所述液压系统的作用下沿轴向进行往复运动，本实施例中的液压系统包括液压缸1和液压连接杆2，所述液压缸1安装在所述第一支撑板32上，所述液压连接杆2贯穿所述第一支撑板32设置且分别与所述液压缸1和第一连接杆34连接，适宜于带动所述第一连接杆34沿轴向进行往复运动；

本实施例中所述第一缓冲件和第二缓冲件均包括：环形缓冲结构4和缓冲接头5，在所述缓冲接头5的一侧设置有固定杆8，所述固定杆8垂直于所述环形缓冲结构4设置，所述环形缓冲结构4的一端套在所述固定杆8上，且所述固定杆8适宜于沿所述环形缓冲结构4的环内部分进行相对运动，本实施中，所述环形缓冲结构4由两个相互平行且相对设置的直边和两个相对设置的弧形边组成，其中所述弧形边的内边形状与所述固定杆8的外壁形状相吻合；所述第一缓冲件的环形缓冲结构与所述第一连接杆34连接设置，所述第二缓冲件的环形缓冲结构与所述第二连接杆35连接设置，且所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头5分别与金属管材试件7的两端连接。当所述拉伸结构处于张紧状态时，所述第一连接杆34、第二连接杆35、第一缓冲件、第二缓冲件以及金属管材试件7的中轴线处于同一水平线上，以确保施加于金属管材试件7上的拉伸载荷的均匀性。

同时请参见图2，图2是本发明所述的金属管材试件的剖面结构示意图；在所述金属管材试件7上还设置有进液口31，所述进液口31与加压注入装置连通设置，本实施所述的金属管材试件7由P110钢材料加工而成，长度为300mm。

本实施例中，在所述金属管材试件7的两端以及所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头5上均设置有法兰接头，所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头5上的法兰接头分别与所述金属管材试件7两端的法兰接头抵触连接，在抵触连接处还设置有限位筒6，所述限位筒6紧密环绕所述抵触连接处的法兰接头设置，适宜于将缓冲接头5与金属管材试件7固定连接；同样作为优选的实施方式，本实施例中的所述限位筒6包括位于其轴截面两侧的上筒体和下筒体，所述上筒体和下筒体的一侧连接设置，且所述上筒体和下筒体可沿连接线进行旋转，在所述上筒体和下筒体的另一侧设置有卡定装置16，所述卡定装置16可以是插销、螺栓等。

作为可选的实施方式，本实施例在所述第一连接杆34和所述第一支撑板32之间设置有第一连接接头3，在所述第二连接杆35和所述第二支撑板33之间设置有第二连接接头9，其中所述第一连接接头3和第二连接接头9分别设置有基座，所述基座呈圆柱形，在所述基座的一端设置有U型槽，所述U型槽的开口位于所述基座的端面上，贯穿所述U型槽的两个侧壁设置有螺栓，所述第一连接接头3的螺栓与所述第一连接杆34连接设置，所述第一连接接头3的基座与所述液压连接杆2连接设置；所述第二连接接头9的螺栓与所述第二连接杆35连接设置，所述第二连接接头9的基座与所述第二支撑板33通过固定接头10固定连接，所述固定接头10可以为螺钉。

为了使金属管材试件7的中轴线能够与所述拉伸结构处于同一水平线上，本实施例还在设置两个试件支架14，所述试件支架14安装在所述装配支架11的第一支撑板32和第二支撑板33之间的底面上，每个所述试件支架14的顶端设置有凹槽，所述凹槽的形状与所述金属管材试件7的外壁形状相吻合，适宜于对所述金属管材试件7进行支撑。

此外，本实施例还设置有四根定型拉杆15，所述四根定型拉杆15分别位于所述第一支撑板32和第二支撑板33的四个角，每个所述定型拉杆15的两端分别与所述第一支撑板32和第二支撑板33连接设置，用于加固所述装配支架11，有效防止装配支架11在反复工作中因变形而产生的轴心偏移现象。同样作为优选，本实施例还在所述装配支架11的第一支撑板32和第二支撑板33之间的底面上铺设有缓冲膜12，以防止金属管材试件7在爆炸脱落后对装配支架11所造成的冲击破坏；同时还可以在所述装配支架11的底端贴覆减震防滑膜13，用以避免金属管材试件7在复合载荷作用下发生爆炸后产生的较大位移，能够有效防止本实施例所述的金属管材拉伸装置遭到破坏。作为可选择的实施方式，本发明中所述的缓冲膜12和减震防滑膜13可以选择诸如PE材料、聚乙烯材料、橡胶材料等制成的具有弹性的膜。

本实施例所述的金属管材拉伸装置的工作过程如下：

(1)加工金属管材试件：将金属管材截成长度为300mm的试件，在该试件的表面沿其轴线方向加工出一条长200mm、宽5mm、深3mm的槽线(图1及图2中未示出)，并将该试件的两端均用高强度合金钢的法兰接头焊接密封，同时在该试件的左端预留一进液口以与加压注入装置相连接；

(2)连接液压系统：本发明所述的液压系统由液压站提供液压能，通过液压输送软管将液压缸与液压站紧密相连，向液压站的油箱中注入润滑油至油窗刻度的三分之一处，并将压力表调至零位；其中该液压输送软管的通径为6mm，最大工作压力50MPa；所用的液压站型号为DBS0.7L-B，参见图3，图3为本发明所述的金属管材拉伸装置与液压站连接使用时的剖面结构示意图，该液压站主要包括电机18、控制面板、内置高压泵、压力表23、压力调节阀25、安全阀24、进油口26、手把27、油箱28、油窗29、放油螺30等，其中控制面板自上而下分别设置四个按钮，依次为电源开19、电源关20、拉伸控制按钮21和卸载按钮22；油箱28顶部为进油口26，底部壁面有放油螺30，前面板上设有油窗29；该液压系统可提供高压压力63MPa，高压流量0.7L/min，油箱容量为7.6L，可用容量为3.42L，电机功率为0.75kw；

(3)安装金属管材试件：打开限位筒，将加工完毕后的金属管材试件置于试件支架的凹槽上，使得缓冲接头上的法兰接头分别与金属管材试件两端的法兰接头相抵触，关闭限位筒，安装插销，从而将缓冲接头与金属管材试件固定连接，同时将金属管材试件的进液口通过高压注入管线与加压注入装置相连通；

(4)施加拉伸载荷：接通液压站的总电源，按下液压站的电源开，旋转压力调节阀使得压力表的指针指向50MPa，再按下拉伸控制按钮，并在整个拉伸过程中保持该按钮为开启状态，即对金属管材试件施加50MPa的轴向拉伸载荷；

(5)施加内压载荷：在维持设定的拉伸载荷条件下，启动加压注入装置，将液化后的处于超临界态的二氧化碳高压注入该金属管材试件内。

由于超临界二氧化碳具有很大的压缩系数，金属管材试件内二氧化碳的注入会使其内压载荷迅速增大，当金属管材试件所承受的拉伸载荷与内压载荷的复合载荷超过其P110钢材料的承载力时，金属管材试件发生变形并引起爆炸，爆炸时的压力为58.27MPa。

实验结束后，关闭拉伸控制按钮，按下按钮并维持10s，再次关闭该卸载按钮进而完成了对金属管材试件的拉伸卸载，拔出限位筒上的插销，打开限位筒，即可取出金属管材试件，进而对试件的力学性能及裂口情况等进行分析。

由于预先对金属管材试件表面进行的缺陷处理，使得该金属管材试件在复合载荷的作用下沿轴向缺陷裂开，将本发明施加拉伸载荷条件下的试件裂口与未施加拉伸载荷进行比较，发现本发明施加拉伸载荷时试件裂口的两端更加平整，且对称性更好。

虽然本发明已经通过具体实施方式对其进行了详细阐述，但是，本领域普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims (11)

1.一种金属管材拉伸装置，包括：

装配支架(11)，成型有相互平行设置的第一支撑板(32)和第二支撑板(33)；

拉伸结构，设置在所述第一支撑板(32)和第二支撑板(33)之间，包括第一连接杆(34)和第二连接杆(35)，其中所述第一连接杆(34)与所述第一支撑板(32)连接设置，所述第二连接杆(35)与所述第二支撑板(33)连接设置，同时所述第一连接杆(34)还与液压系统连接设置，适宜于在所述液压系统的作用下沿轴向进行往复运动；

其特征在于，所述拉伸结构还设置有第一缓冲件和第二缓冲件，所述第一缓冲件和第二缓冲件均包括：

环形缓冲结构(4)；

缓冲接头(5)，在所述缓冲接头(5)的一侧设置有固定杆(8)，所述固定杆(8)垂直于所述环形缓冲结构(4)设置，所述环形缓冲结构(4)的一端套在所述固定杆(8)上，且所述固定杆(8)适宜于沿所述环形缓冲结构(4)的环内部分进行相对运动；

其中，所述第一缓冲件的环形缓冲结构与所述第一连接杆(34)连接设置，所述第二缓冲件的环形缓冲结构与所述第二连接杆(35)连接设置；所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头(5)分别与金属管材试件(7)的两端连接；并且当所述拉伸结构处于张紧状态时，所述第一连接杆(34)、第二连接杆(35)、第一缓冲件、第二缓冲件以及金属管材试件(7)的中轴线处于同一水平线上；在所述金属管材试件(7)上还设置有进液口(31)，所述进液口(31)与加压注入装置连通设置。

2.根据权利要求1所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，所述加压注入装置包括通过管路连接设置的CO₂储气瓶和储罐，其中所述储罐放置在冷箱内，所述冷箱与制冷机连接设置；

所述储罐的出液口与所述金属管材试件的进液口连通设置，在所述储罐与所述金属管材试件之间设置有高压泵。

3.根据权利要求1所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，所述液压系统包括液压缸(1)和液压连接杆(2)，所述液压连接杆(2)贯穿所述第一支撑板(32)设置且与所述第一连接杆(34)连接，适宜于带动所述第一连接杆(34)沿轴向进行往复运动。

4.根据权利要求1所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，在所述金属管材试件(7)的两端以及所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头(5)上均设置有法兰接头，所述第一缓冲件和第二缓冲件的缓冲接头(5)上的法兰接头分别与所述金属管材试件(7)两端的法兰接头抵触连接，在抵触连接处设置有限位筒(6)，所述限位筒(6)紧密环绕所述抵触连接处的法兰接头设置，适宜于将缓冲接头(5)与金属管材试件(7)固定连接。

5.根据权利要求4所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，所述限位筒(6)包括位于其轴截面两侧的上筒体和下筒体；所述上筒体和下筒体的一侧连接设置，且所述上筒体和下筒体可沿连接线进行旋转，在所述上筒体和下筒体的另一侧设置有卡定装置(16)。

6.根据权利要求3所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，在所述第一连接杆(34)和所述第一支撑板(32)之间设置有第一连接接头(3)；在所述第二连接杆(35)和所述第二支撑板(33)之间设置有第二连接接头(9)；其中，所述第一连接接头(3)和第二连接接头(9)分别设置有基座，所述基座呈圆柱形，在所述基座的一端设置有U型槽，所述U型槽的开口位于所述基座的端面上，贯穿所述U型槽的两个侧壁设置有螺栓；所述第一连接接头(3)的螺栓与所述第一连接杆(34)连接设置，所述第一连接接头(3)的基座与所述液压连接杆(2)连接设置；

所述第二连接接头(9)的螺栓与所述第二连接杆(35)连接设置；所述第二连接接头(9)的基座与所述第二支撑板(33)固定连接。

7.根据权利要求1或2所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，在所述装配支架(11)的第一支撑板(32)和第二支撑板(33)之间的底面上设置有两个试件支架(14)，每个所述试件支架(14)的顶端设置有凹槽，所述凹槽的形状与所述金属管材试件(7)的外壁形状相吻合，适宜于对所述金属管材试件(7)进行支撑。

8.根据权利要求1-3任一项所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，还设置有定型拉杆(15)，所述定型拉杆(15)的两端分别与所述第一支撑板(32)和第二支撑板(33)连接设置。

9.根据权利要求1-4任一项所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，在所述装配支架(11)的第一支撑板(32)和第二支撑板(33)之间的底面上铺设有缓冲膜(12)；在所述装配支架(11)的底端还贴有减震防滑膜(13)。

10.根据权利要求1-4任一项所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，所述环形缓冲结构(4)由两个相互平行且相对设置的直边和两个相对设置的弧形边组成，其中所述弧形边的内边形状与所述固定杆(8)的外壁形状相吻合。

11.根据权利要求1-4任一项所述的金属管材拉伸装置，其特征在于，所述金属管材试件(7)的长度为300mm。