CN104089824B - 大直径焊接结构金属管道的耐压测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可用于高压作业大直径焊接结构金属管道的耐压测试装置，由以下主要部件组成：辅助金属管状件、环形金属板、支撑加强环板、螺柱、紧固螺栓、胶圈、排气孔、进水管、压力表以及待耐压测试的大直径焊接结构金属管道。通过部件装配，在辅助金属管状件与大直径焊接结构金属管道之间形成小体积环形密封腔，采用向环形密封腔内注水打压的方式评估该高压作业焊接结构金属管道的耐压能力。本发明提出的装置可以减小管道两端密封板的承压面积，降低两端密封板的轴向受力，进而保证耐压测试的安全性。本发明提供的装置可以实现焊接结构金属管道更高压力的耐压测试、同时也更节能、更环保，成本更低。

Description

大直径焊接结构金属管道的耐压测试装置

技术领域

本发明涉及一种大直径焊接结构金属管道的耐压测试装置。

背景技术

焊接结构金属管道是一种常用的传输系统构件，可用于输油、输水、输气等各个领域。焊接结构金属管道的耐压能力和密封性是衡量其生产质量的重要标准。为了保证焊接结构金属管道服役过程中的安全性，按照相关标准，通常在正式使用前对其进行耐压测试。传统的管道耐压测试方法为：1)、将管道两端采用密封板密封，密封方式可以采用焊接，也可以采用法兰与密封胶圈配合的方式实现；2)、通过预留管路向密封腔内注水或者注气打压，外接压力表实时监测压力值；3)、在设定的待测压力下静置一定时间，观察待测管道外壁是否有漏水或者开裂的状况，获得其耐压能力。

当管道直径较大时，例如管道直径大于500mm时，具体耐压测试方式如图1所示，将待测焊接结构金属管道(1)与凸型密封板(2)密封，在密封板(2)上部预留排气口(3)和进水口(4)，在进水口(4)一侧放置压力表(5)。假设管道直径为D，测试压力为P，采用此种传统管道耐压测试方法时，管道与密封板的连接部轴向受力F可以表示为：

F＝πPD²/4

由上述公式可以看出，采用传统方法测试管道的耐压能力时，管道与密封板的连接部轴向受力与待测管道直径的平方成正比。因此，管道直径变大时，管道与密封件的连接部往往比待测管壁受力更大，这种情况下进行耐压测试，通常存在管道与密封件连接部先行失效的风险，进而导致对管壁的耐压能力测试失败，甚至引起安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种可承受较高测试压力(测试压力大于10MPa)、提升耐压测试安全系数、降低耐压测试成本的大直径焊接结构金属管道的耐压测试装置。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该装置主要由以下部件组成：辅助金属管状件(1)、带进水管(14)的第一环形金属板(2)、开螺纹孔的金属环板(3)、带排气孔(13)的第二环形金属板(4)、支撑加强环板(5)、第一环形焊缝(6)、第二环形焊缝(7)、第三环形焊缝(8)、螺柱(9)、紧固螺栓(10)、第一胶圈(11)、第二胶圈(12)、排气孔(13)、进水管(14)、压力表(15)以及待耐压测试的大直径焊接结构金属管道(16)，辅助金属管状件(1)一端通过第一环形焊缝(6)的形式与第一环形金属板(2)连接牢固，将进水管(14)调整至第一环形金属板(2)下侧，进水管(14)一侧接压力表(15)；预置支撑加强环板(5)后，在辅助金属管状件(1)另一端通过第二环形焊缝(7)连接开螺纹孔的金属环板(3)；将辅助金属管状件(1)置于待耐压测试的大直径焊接结构金属管道(16)内部，大直径焊接结构金属管道(16)带法兰的一端与第一环形金属板(2)采用第一胶圈(11)密封，之后通过均匀排布的螺栓(10)把合紧固；开螺纹孔的金属环板(3)与带排气孔(13)的第二环形金属板(4)采用第二胶圈(12)密封，调整排气孔(13)的位置，使其位于第二环形金属板(4)的上侧，之后采用螺柱(9)紧固开螺纹孔的金属环板(3)和第二环形金属板(4)；第二环形金属板(4)与大直径焊接结构金属管道(16)的另一端面采用第三环形焊缝(8)密封连接；大直径焊接结构金属管道(16)与辅助金属管状件(1)之间形成了环形密封腔。

技术效果

1、代替了传统的凸型密封板密封，降低了耐压测试成本；

2、针对不同耐压测试金属管的任意内径D，及任意的测试压力P，通过调整内置金属管的外径d，均可任意的调整连接部的轴向受力F，使其在许用范围内，因此本发明可用于大直径焊接结构金属管道的较高压力耐压测试，提高了测试安全性；

3、根据本发明提供的方法，当耐压测试焊接结构金属管道壁厚大于辅助金属管状件壁厚时，或者耐压测试金属管测试压力要求高于10MPa，或者耐压测试金属管长径比大于3时，在辅助金属管状件内部加装一个或多个支撑加强环板，支撑加强环板可以极大的提升内置辅助金属管状件的承压能力，保证了其在测试压力下不会变形或者失效。

工作原理

采用本发明提供的装置对大直径焊接结构金属管道进行耐压测试时，假设耐压测试的压力为P，耐压测试的焊接结构金属管道内径为D，辅助焊接结构金属管道的外径为d，则耐压测试过程中，管道端面连接部轴向受力F可以表示为：F＝πP(D²-d²)/4，与传统测试方法比，本发明通过内置辅助金属管，降低了管道端面连接部的轴向受力程度。并且，采用本发明提供的方法，针对不同耐压测试金属管的任意内径D，及任意的测试压力P，通过调整内置金属管的外径d，均可任意的调整连接部的轴向受力F，使其在许用范围内，因此本发明可用于大直径焊接结构金属管道的较高压力耐压测试。

附图说明

图1为传统焊接结构金属管道耐压测试结构图

图2为一端带法兰接口的焊接结构金属圆管耐压测试装置结构图

具体实施方式

本发明是一种安全性能高,用水量少,且可用于高水压测试的焊接结构金属管道的耐压测试装置,其所针对的焊接结构金属管道直径大于等于500mm，本发明的具体实施方案为：

如图2所示，耐压测试装置由以下主要部件组成：辅助金属管状件1、带进水管14的第一环形金属板2、开螺纹孔的金属环板3、带排气孔13的第二环形金属板4、支撑加强环板5、第一环形焊缝6、第二环形焊缝7、第三环形焊缝8、螺柱9、紧固螺栓10、第一胶圈11、第二胶圈12、排气孔13、进水管14、压力表15以及待耐压测试的大直径焊接结构金属管道16。

本发明的耐压测试装置的具体装配顺序为：

1)辅助金属管状件1一端通过第一环形焊缝6与第一环形金属板2连接牢固，将进水管14调整至第一环形金属板2下侧，进水管14一侧接压力表15；

2)根据辅助金属管状件1长度不同或者测试的压力不同，在辅助金属管状件1内部均匀放置零到多个支撑加强环板5；

3)预置支撑加强环板5后，在辅助金属管状件1另一端通过第二环形焊缝7连接开螺纹孔的金属环板3；

4)将辅助金属管状件1置于待耐压测试的大直径焊接结构金属管道16内部，大直径焊接结构金属管道16带法兰的一端与第一环形金属板2采用第一胶圈11密封，之后通过均匀排布的螺栓10把合紧固；

5)开螺纹孔的金属环板3与带排气孔13的第二环形金属板4采用第二胶圈12密封，调整排气孔13的位置，使其位于第二环形金属板4的上侧，之后采用螺柱9紧固开螺纹孔的金属环板3和第二环形金属板4；

6)第二环形金属板4与大直径焊接结构金属管道16的另一端面采用第三环形焊缝8密封连接。

装配完毕后，大直径焊接结构金属管道16与辅助金属管状件1之间形成了环形密封腔。实施耐压试验时，通过进水管14进水，在水填充满密封腔前通过排气孔13进行排气，密封腔内填充满水后将排气孔13密封，进水管14继续进水加压，压力表15监测，达到预定压力后静置一段时间，按照相关标准观察管道的密封性和耐压性能。

最后，本发明的保护范围并不限于上述的实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (2)

1.一种大直径焊接结构金属管道的耐压测试装置，其特征是：该装置主要由以下部件组成：辅助金属管状件(1)、带进水管(14)的第一环形金属板(2)、开螺纹孔的金属环板(3)、带排气孔(13)的第二环形金属板(4)、支撑加强环板(5)、第一环形焊缝(6)、第二环形焊缝(7)、第三环形焊缝(8)、螺柱(9)、紧固螺栓(10)、第一胶圈(11)、第二胶圈(12)、排气孔(13)、进水管(14)、压力表(15)以及待耐压测试的大直径焊接结构金属管道(16)，辅助金属管状件(1)一端通过第一环形焊缝(6)与第一环形金属板(2)连接牢固，将进水管(14)调整至第一环形金属板(2)下侧，进水管(14)一侧接压力表(15)；预置支撑加强环板(5)后，在辅助金属管状件(1)另一端通过第二环形焊缝(7)连接开螺纹孔的金属环板(3)；将辅助金属管状件(1)置于待耐压测试的大直径焊接结构金属管道(16)内部，大直径焊接结构金属管道(16)带法兰的一端与第一环形金属板(2)采用第一胶圈(11)密封，之后通过均匀排布的螺栓(10)把合紧固；开螺纹孔的金属环板(3)与带排气孔(13)的第二环形金属板(4)采用第二胶圈(12)密封，调整排气孔(13)的位置，使其位于第二环形金属板(4)的上侧，之后采用螺柱(9)紧固开螺纹孔的金属环板(3)和第二环形金属板(4)；第二环形金属板(4)与大直径焊接结构金属管道(16)的另一端面采用第三环形焊缝(8)密封连接；大直径焊接结构金属管道(16)与辅助金属管状件(1)之间形成了环形密封腔。

2.根据权利要求1所述的辅助金属管状件(1)，其特征是：根据辅助金属管状件(1)长度不同及测试的压力不同，在辅助金属管状件(1)内部可均匀放置零到多个支撑加强环板(5)。