CN106289955A - 减小侧向进出水管件对被加载管件所施加的干扰力的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种减小侧向进出水管件对被加载管件所施加的干扰力的装置，该装置用盘管连接被加载管件侧向进水管道与被加载管件，并通过平衡板将盘管分别与被加载管件的主轴进行非固定式连接，限制盘管在通水管件轴向上的移动。盘管的设计及其与平衡板的非固定式连接减小了因管道的弯曲在管内通高压水等介质的情况下对被加载管件产生的不平衡力矩，并使侧向进出水管件受力状况不受管内介质流动的干扰，从而对被加载管件的加载应力测量和控制更加准确可靠。该装置设计简单，使用简便，适合于电站管件及其他管件在通水条件下拉伸、压缩、蠕变持久、应力腐蚀及腐蚀蠕变等多种力学加载性能测试过程，在实验室管件测试和管件测试装置领域具有广阔的应用前景。

Description

减小侧向进出水管件对被加载管件所施加的干扰力的装置
技术领域
本发明属于通水（或其他介质）管道力学性能测试及相关装置领域，尤其涉及一种应用于具有侧向进出水的管件轴向拉伸、蠕变等力学性能测试及相关装置，以保证被测管件力学加载和测试过程的准确性的减小侧向进出水管件对被加载管件所施加的干扰力的装置。
背景技术
压力管道是化工、能源电站等领域传送介质和能源的重要构件，其安全可靠性能与设备的安全服役密切相关。定期对压力管道的力学性能进行评价和检测一直是管道可靠性评价方法之一。为了保障压力管道的服役安全，需要对管件进行通介质情况下的力学性能测试，更准确地评估管道的安全性和可靠性。一般地，对管件的力学性能检测时只对管件进行非在线的模拟测试，也就是先将管件从生产线上拆卸并在管道上截取部分块体材料后进行力学性能检测。这种非在线的力学性能检测评价忽略了管件整体和部分受力模式的变化以及管道内部介质压力对管道力学性能的影响。显然，内部具有高压水的管件的力学性能测试的准确性与管件受力情况、管件内部压力、管件内流体的流动情况等密切相关。管件在力学性能测试时需要对管件两端进行加载，由于管件内部具有高压水（或其他介质），需要对管件两端进行侧向进出水，由于在实际布置中，无法保证四个侧向进出水管做到完全对称，因此侧向进出水管对被加载管件施加了一定的侧向作用力；另一方面，侧向进出水管在高压水的作用下不可避免对被加载管件产生冲击和振动等作用，侧向作用力和冲击力在测试过程中会对被加载管件的轴向产生不平衡力矩，对加载应力的控制与测量产生严重干扰，增加了测试过程中的检测误差，目前仍没有有效可行的方法能消除被加载管件由于内部高压水流动产生的干扰力。本发明提出利用平衡板和盘管减小侧向进出水管对被加载管件干扰力的装置，用盘管连接被加载管件进出水管与被加载管件，并通过平衡板将盘管分别与被加载管件的主轴进行非固定式连接，限制盘管在通水管件轴（直径）向上的移动，以减小高压水等介质的流动和冲击对被加载管件产生的干扰力。该装置仅由盘管、平衡板及螺栓组成，设计简单、安装方便，适合实验室装置和工程应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便且适合实验室和工业应用的减小侧向进出水管对被加载管件干扰力的方法。该发明利用平衡板和盘管减小侧向进出水管件对被加载管件的加载干扰力的影响，用盘管连接进出水管道与被加载管件，并通过平衡板将盘管与被加载管件的主轴进行非固定式连接，限制盘管在通水管件轴向（直径）上的移动，从而减小侧向力和高压水等介质的流动和冲击对被加载管件产生的干扰力。
本发明技术方案是：一种减小侧向进出水管件对被加载管件所施加的干扰力的装置，该装置适用于具有侧向进出水的管件轴向拉伸、蠕变的力学性能测试及相关装置，以保证被测管件力学加载和测试过程的准确性；该装置包括：
进水管、上轴向力加载底座、下轴向力加载底座、上支管、盘管、下支管、平衡板、压板、非固定式螺栓夹头和出水管；
其中，所述上轴向力加载底座和下轴向力加载底座对称设置，所述上轴向力加载底座和下轴向力加载底座上均设有固定座，所述固定座内设有管道，2个所述平衡板对称固定在所述下轴向力加载底座的两侧，2个所述平衡板上均设有凹槽，2个所述平衡板均上设有压板，所述压板与所述平衡板之间通过非固定式螺栓夹头连接，2个所述盘管分别设置在所述凹槽内，2个所述出水管对称设置在所述上轴向力加载底座的两端，2个所述出水管分别通过上支管与所述上轴向力加载底座上的固定座内的管道联通；2个所述出水管对称设置在所述下轴向力加载底座的两端，2个所述出水管一端分别所述盘管的一端连接，2个所述盘管的两一端分别通过下支管与所述下轴向力加载底座的固定座内部的管道联通，使用时，将被测试管道两端分别与所述上轴向力加载底座和下轴向力加载底座的固定座连接，并于内部管道联通。
进一步，所述凹槽宽度大于所述盘管的直径。
进一步，2个所述下支管和2个所述上支管均与所述上轴向力加载底座和下轴向力加载底座的中心线呈一定角度倾斜设置，且2个所述下支管位于2个所述上支管垂直下方。
进一步，2个所述进水管所在的平面与2个所述出水管所在平面垂直。
进一步，所述进水管、盘管、出水管、下支管和上支管采用材质的弹性系数相同。在加载过程中侧向进出水管和被加载管件内部通有高温高压水或水蒸汽介质。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明的装置设计简单，使用简便，能直接应用于电站管件及其他管件在通高温高压水（或其他介质）条件下拉伸、压缩、蠕变持久、应力腐蚀及腐蚀蠕变等多种力学加载性能测试过程，在管件力学性能测试和管件测试装置领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明减小侧向进出水管件对被加载管件所施加的干扰力的装置的结构示意图。
图中：
1.进水管、2.上轴向力加载底座、3.下轴向力加载底座、4.上支管、5.盘管、6.下支管、7.平衡板、8.压板、9.非固定式螺栓夹头、10.凹槽、11.出水管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明一种减小侧向进出水管件对被加载管件所施加的干扰力的装置，该装置适用于具有侧向进出水的管件轴向拉伸、蠕变的力学性能测试及相关装置，以保证被测管件力学加载和测试过程的准确性；该装置包括：
进水管1、上轴向力加载底座2、下轴向力加载底座3、上支管4、盘管5、下支管6、平衡板7、压板8、非固定式螺栓夹头9和出水管11；
其中，所述上轴向力加载底座2和下轴向力加载底座3对称设置，所述上轴向力加载底座2和下轴向力加载底座3上均设有固定座，所述固定座内设有管道，2个所述平衡板7对称固定在所述下轴向力加载底座3的两侧，2个所述平衡板7上均设有凹槽10，2个所述平衡板7均上设有压板8，所述压板8与所述平衡板7之间通过非固定式螺栓夹头9连接，2个所述盘管5分别设置在所述凹槽10内，2个所述出水管6对称设置在所述上轴向力加载底座2的两端，2个所述出水管6分别通过上支管4与所述上轴向力加载底座2上的固定座内的管道联通；2个所述出水管11对称设置在所述下轴向力加载底座3的两端，2个所述出水管11一端分别所述盘管5的一端连接，2个所述盘管5的两一端分别通过下支管6与所述下轴向力加载底座3的固定座内部的管道联通，使用时，将被测试管道两端分别与所述上轴向力加载底座2和下轴向力加载底座3的固定座连接，并于内部管道联通，所述凹槽10宽度大于所述盘管5的直径，2个所述下支管6和2个所述上支管4均与所述上轴向力加载底座2和下轴向力加载底座3的中心线呈一定角度倾斜设置，且2个所述下支管6位于2个所述上支管4垂直下方，2个所述进水管1所在的平面与2个所述出水管11所在平面垂直，所述进水管1、盘管5、出水管11、下支管4和上支管6采用材质的弹性系数相同。
实施例
将该装置两个进水管和侧向出水管分别通入1000 L/h的高温高压水，管内温度和压力分别为：350℃/20MPa，分别将进水管、盘管、被加载管件、侧向出水管顺序连接，并将非固定式螺栓夹头连接盘管和平衡板，限制盘管在通水管件轴（直径）向上的移动。用标准拉伸试验机夹住轴向力加载底座的两端并对其进行拉伸加载，该管装置由于在上、下两个加载底座上各设有2个进水管路和2个出水管路，且进出水管路与轴向之间夹角为90°，与管道试样或上、下加载底座的轴线呈轴对称关系，致使管道试样在加载过程中因进出水流造成的非轴向力相互抵消；盘管与平衡板连接用的非固定式螺栓夹头可以限制盘管在轴向方向的移动而不限制盘管在垂直于轴向方向上的移动，不仅可以消除盘管和进水支管在随着被加载管道变形过程中产生非轴向的形变应力，还可以减小因进、出水水管安装稍偏离中心位置对加载管道产生的扭转应力，从而减小了管道加载的干扰力。

Claims (5)

1.一种减小侧向进出水管件对被加载管件所施加的干扰力的装置，其特征在于，该装置适用于具有侧向进出水的管件轴向拉伸、蠕变的力学性能测试及相关装置，以保证被测管件力学加载和测试过程的准确性；该装置包括：
进水管（1）、上轴向力加载底座（2）、下轴向力加载底座（3）、上支管（4）、盘管（5）、下支管（6）、平衡板（7）、压板（8）、非固定式螺栓夹头（9）和出水管（11）；
其中，所述上轴向力加载底座（2）和下轴向力加载底座（3）对称设置，所述上轴向力加载底座（2）和下轴向力加载底座（3）上均设有固定座，所述固定座内设有管道，2个所述平衡板（7）对称固定在所述下轴向力加载底座（3）的两侧，2个所述平衡板（7）上均设有凹槽（10），2个所述平衡板（7）均上设有压板（8），所述压板（8）与所述平衡板（7）之间通过非固定式螺栓夹头（9）连接，2个所述盘管（5）分别设置在所述凹槽（10）内，2个所述出水管（6）对称设置在所述上轴向力加载底座（2）的两端，2个所述出水管（6）分别通过上支管（4）与所述上轴向力加载底座（2）上的固定座内的管道联通；2个所述出水管（11）对称设置在所述下轴向力加载底座（3）的两端，2个所述出水管（11）一端分别所述盘管（5）的一端连接，2个所述盘管（5）的两一端分别通过下支管（6）与所述下轴向力加载底座（3）的固定座内部的管道联通，使用时，将被测试管道两端分别与所述上轴向力加载底座（2）和下轴向力加载底座（3）的固定座连接，并于内部管道联通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凹槽（10）宽度大于所述盘管（5）的直径。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，2个所述下支管（6）和2个所述上支管（4）均与所述上轴向力加载底座（2）和下轴向力加载底座（3）的中心线呈一定角度倾斜设置，且2个所述下支管（6）位于2个所述上支管（4）垂直下方。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，2个所述进水管（1）所在的平面与2个所述出水管（11）所在平面垂直。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进水管（1）、盘管（5）、出水管（11）、下支管（4）和上支管（6）采用材质的弹性系数相同。
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