CN109374414A - 管件抗外压性能测试实验设备及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管件抗外压性能测试实验设备及其检测方法，属于管件性能测试技术领域，管件抗外压性能测试实验设备包括用于安装试验管件的外压测试装置，外压测试装置的空腔能够填充测试用的介质，介质充盈于试验管件的外部；外压测试装置与介质输送装置相连，通过介质输送装置将介质输送至外压测试装置的空腔。其检测步骤如下：安装实验设备并预先在介质储存箱内灌注介质；向介质推送器缸体内灌注介质；向耐压壳体内灌注介质并保压；分析试验数据。本发明能够真实模拟管道在沼泽、海滨及河流附近施工时，不同埋深情况下管道受到类似环向静水压时的工况，进而研究此种工况下管道的极限性能，为施工提供可靠的技术资料。

Description

管件抗外压性能测试实验设备及其检测方法

技术领域

本发明属于管件性能测试技术领域，尤其涉及一种管件抗外压性能测试实验设备及其检测方法。

背景技术

现有的排水管道施工大多采用填埋方式。当管道埋置的介质中含水量较大的情况下（如海域及河流附近），排水管道受力复杂，管道性能极限及破坏形式尚待研究，贸然施工增大了投资风险。现有的排水管道是以高密度聚乙烯(PE)为基体，用表面涂敷粘接树脂的钢带成型为波形作为主要支撑结构，并与聚乙烯材料缠绕复合成整体。在填埋介质中含水量较大的状态下，由于管道结构的特殊性，受力分析复杂，无法精确计算。现阶段，应用分析软件对管道埋置在泥浆中的状态进行模拟分析，内外片搭接及钢带支撑结构建模困难，介质属性和介质参数设置缺乏依据，软件数据库中尚无此类数据，模拟结果准确性无法评价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种管件抗外压性能测试实验设备及其检测方法，能够真实模拟管件受力情况，精确分析研究管道的性能极限，降低施工风险及投资风险。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种管件抗外压性能测试实验设备，包括用于安装试验管件的外压测试装置，所述外压测试装置的空腔能够填充测试用的介质，所述介质充盈于试验管件的外部；所述外压测试装置与介质输送装置相连，通过介质输送装置将介质输送至外压测试装置的空腔。

优选地，所述外压测试装置包括耐压壳体和压力表，所述试验管件贯穿耐压壳体设置，所述压力表设置于耐压壳体的侧壁上；所述耐压壳体与介质输送装置相连。

优选地，所述耐压壳体包括耐压复合管道、法兰管件和法兰盲板，所述法兰管件和法兰盲板均为两个，两个法兰管件分别与耐压复合管道的两端配合；所述法兰管件包括套管部和法兰部，所述套管部套装固定于耐压复合管道的端部，所述法兰部与法兰盲板通过螺栓相连；所述法兰盲板的中部设有与耐压复合管道配合的过孔，所述耐压复合管道与法兰盲板的过孔间设有密封件。

优选地，所述密封件包括压环和密封圈，所述法兰盲板的外侧设有环形凹槽，所述压环的里侧台圆内嵌于法兰盲板的凹槽内，所述压环的外侧四周通过螺钉与法兰盲板相连；所述密封圈设置于凹槽的底部、且套装于耐压复合管道的外壁上。

优选地，所述试验管件的两端设有环形凸台，所述凸台内嵌于法兰盲板的过孔内，所述压环及密封圈均套装于凸台的外圆上。

进一步地，所述耐压复合管道为钢骨架塑料复合管道，所述法兰管件为钢塑法兰管件，所述钢塑法兰管件与钢骨架塑料复合管道通过热熔焊接固定。

优选地，所述介质输送装置包括液压缸、介质推送器、介质储存箱和连接软管，所述液压缸与控制器电连接，所述液压缸和介质推送器的活塞杆通过联轴器相连；所述介质推送器的缸体通过三通管件与介质储存箱及耐压壳体的空腔连通，所述三通管件与介质储存箱间设有第一阀门，所述三通管件与耐压壳体间设有第二阀门；

所述液压缸、介质推送器和三通管件均设置于机架上，所述介质储存箱设置于三通管件的上方；所述液压缸的活塞杆和介质推送器的活塞杆在同一直线上。

优选地，所述三通管件通过软管与耐压壳体相连，所述第二阀门设置于三通管件与软管交界处。

本发明还提供一种管件抗外压性能检测方法，包括以下步骤：

（一）安装上述管件抗外压性能测试实验设备，并预先在介质储存箱内灌注介质；

（二）打开第一阀门、关闭第二阀门，控制器驱动液压缸的活塞杆回缩，带动介质推送器的活塞杆伸出，介质储存箱内介质灌入介质推送器的缸体内；

（三）关闭第一阀门、打开第二阀门，控制器驱动液压缸的活塞杆伸出，带动介质推送器的活塞杆回缩，介质推送器内介质通过软管注入耐压壳体的空腔内；

（四）当耐压壳体内压力达到设定压力时，关闭第二阀门，进行保压，通过加压的介质对试验管件进行加载；

（五）监测耐压壳体内的压力变化，当压力表示数低于设定压力值时，重复步骤（二）～步骤（四）。

进一步地，所述试验管件为钢带增强聚乙烯螺旋波纹管。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过介质输送装置将介质输送至外压测试装置的空腔内，介质对贯穿耐压壳体的试验管件进行加压，能够真实模拟管道在沼泽、海滨及河流附近施工时，不同埋深情况下管道受到类似环向静水压时的工况，进而研究此种工况下管道的极限性能，为施工提供可靠的技术资料。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的管件抗外压性能测试实验设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的管件抗外压性能测试实验设备的主视图；

图3是本发明实施例提供的管件抗外压性能测试实验设备的俯视图；

图4是图2中外压测试装置的剖视图；

图5是图4中A处的局部放大图；

图6是图2中B处的局部放大图；

图中：1、机架；2、液压缸；3、第一支撑块；4、连接法兰；5、对开环法兰；6、对开环；7、第二支撑块；8、介质储存箱；9、第一阀门；10、第三支撑块；11、软管；12、连接接头；13、外压测试装置；14、三通管件；15、介质推送器；16、压力表；17、第二阀门；18、箱盖；

13-1、耐压复合管道；13-2、法兰管件；13-2-1、套管部；13-2-2、法兰部；13-3、螺母；13-4、法兰盘；13-5、螺栓；13-6、法兰盲板；13-7、螺钉；13-8、压环；13-9、密封圈；13-10、试验管件；13-10-1、凸台；13-11、空腔。

具体实施方式

下面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的一部分实施例，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。

如图1-3所示的一种管件抗外压性能测试实验设备，包括用于安装试验管件13-10的外压测试装置13，所述外压测试装置13的空腔13-11能够填充测试用的介质，所述介质充盈于试验管件13-10的外部；所述外压测试装置13与介质输送装置相连，通过介质输送装置将介质输送至外压测试装置13的空腔13-11，并对空腔内的介质进行加压、保压。实现对试验管件进行外压加载测试的目的。其中，介质可选用水、泥浆等具有一定流动性的流体，以模拟管道所处的真实工况。

如图2、3所示，所述外压测试装置13包括耐压壳体和压力表16，所述试验管件13-10贯穿耐压壳体设置，所述压力表16设置于耐压壳体的侧壁上；所述耐压壳体与介质输送装置相连。所述压力表的侧头设置于耐压壳体的空腔内，压力表的表头设置于耐压壳体的外部。通过压力表实时监控外压测试装置内介质的压力，保证对试验管件外部加载符合设计要求。

如图4、5所示，所述耐压壳体包括耐压复合管道13-1、法兰管件13-2和法兰盲板13-6，所述法兰管件13-2和法兰盲板13-6均为两个，两个法兰管件13-2分别与耐压复合管道13-1的两端配合；所述法兰管件13-2包括套管部13-2-1和法兰部13-2-2，所述套管部13-2-1套装固定于耐压复合管道13-1的端部，所述法兰部13-2-2与法兰盲板13-6通过螺栓13-5相连，螺栓13-5的端部与螺母13-3配合；所述法兰盲板13-6的中部设有与耐压复合管道13-1配合的过孔，所述耐压复合管道13-1与法兰盲板13-6的过孔间设有密封件。利用该结构保证耐压壳体内空腔的密封性，实现对耐压壳体内介质加压、保压的目的。

如图5所示，所述密封件包括压环13-8和密封圈13-9，所述法兰盲板13-6的外侧设有环形凹槽，所述压环13-8的里侧台圆内嵌于法兰盲板13-6的凹槽内，所述压环13-8的外侧四周通过螺钉13-7与法兰盲板13-6相连；所述密封圈13-9设置于凹槽的底部、且套装于耐压复合管道13-1的外壁上。利用法兰盲板及密封圈保证耐压壳体的强度及密封性。

作为一种优选结构，如图5所示，在试验管件13-10的两端设有环形凸台13-10-1，所述凸台13-10-1内嵌于法兰盲板13-6的过孔内，所述压环13-8及密封圈13-9均套装于凸台13-10-1的外圆上。借助试验管件两端的环形凸台，能够保证试验管件两端的强度，避免其在试验过程中发生变形、泄漏。

为了使法兰管件安装更牢固，所述法兰管件13-2的法兰部13-2-2里侧端面上设有法兰盘13-4，所述法兰盘13-4、法兰管件13-2和法兰盲板13-6通过螺栓13-5依次相连。同时在法兰管件13-2的外端面与法兰盲板13-6之间设有密封垫，保证耐压壳体的密封性。

其中，所述耐压复合管道13-1为钢骨架塑料复合管道，所述法兰管件13-2为钢塑法兰管件，所述钢塑法兰管件与钢骨架塑料复合管道通过热熔焊接固定，可使法兰管件与耐压复合管道融合为一体，避免试验过程中出现跑冒滴漏，影响试验精度。

如图1-3，所述介质输送装置包括液压缸2、介质推送器15、介质储存箱8和连接软管11，所述液压缸2与控制器电连接，所述液压缸2和介质推送器15的活塞杆通过联轴器相连；所述介质推送器15的缸体通过三通管件14与介质储存箱8及耐压壳体的空腔13-11连通，所述三通管件14与介质储存箱8间设有第一阀门9，所述三通管件14与耐压壳体间设有第二阀门17。介质储存箱的顶部设有箱盖18，保证试验过程中泥浆介质浓度的稳定。

其中，联轴器为法兰式联轴器，包括对开环法兰5和对开环6，将液压缸活塞杆端部的连接法兰4与对开环法兰连接，另一个对开环法兰固定在介质推送器的活塞杆的端部，在开环法兰和对开环装配好后用螺母锁紧，实现两个活塞杆的连接。

如图2、6所示，所述液压缸2、介质推送器15和三通管件14均设置于机架1上，所述介质储存箱8设置于三通管件14的上方；所述液压缸2的活塞杆和介质推送器15的活塞杆在同一直线上。液压缸2的缸体通过第一支撑块3固定于机架1上，介质推送器15的缸体通过第二支撑块7固定于机架1上，三通管件14通过第三支撑块10固定于机架上。通过液压缸活塞杆的伸缩来实现介质推送器活塞杆的伸缩，从而将介质推送器缸体内的介质注入外压测试装置的空腔内，实现对试验管件的外部加压保压。

在本发明的一个优选技术方案中，所述三通管件14通过软管11与耐压壳体相连，所述第二阀门17设置于三通管件14与软管11交界处。软管11一端通过法兰与第二阀门相连、另一端通过连接接头12与耐压复合管道端部的法兰盲板相连。借助软管的柔韧性，在保证承压的同时，柔性连接使得外压测试装置能够转动，防止泥浆介质在空腔内出现沉降现象。

本发明还提供一种管件抗外压性能检测方法，试验管件为钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，包括以下步骤：

（一）按照上述要求安装管件抗外压性能测试实验设备，并预先在介质储存箱8内灌注介质；介质可选用泥浆。

（二）打开第一阀门9、关闭第二阀门17，控制器驱动液压缸2的活塞杆回缩，带动介质推送器15的活塞杆伸出，介质储存箱8内介质灌入介质推送器15的缸体内。

（三）关闭第一阀门9、打开第二阀门17，控制器驱动液压缸2的活塞杆伸出，带动介质推送器15的活塞杆回缩，介质推送器15内介质通过软管11注入耐压壳体的空腔内。

（四）当耐压壳体内压力达到设定压力时，关闭第二阀门17，进行保压，具体保压时间根据实际需求确定；通过加压的介质对试验管件13-10进行加载。

（五）监测耐压壳体内的压力变化，当压力表16示数低于设定压力值时，重复步骤（二）～步骤（四）。

（六）分析试验数据。

根据不同埋深情况下管道受到类似环向静水压时的工况，调整试验管件所受压力，进而研究此种工况下管道的极限性能，为施工提供可靠的技术资料。

本发明尤其适用于钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的受力情况分析。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种管件抗外压性能测试实验设备，其特征在于：包括用于安装试验管件的外压测试装置，所述外压测试装置的空腔能够填充测试用的介质，所述介质充盈于试验管件的外部；所述外压测试装置与介质输送装置相连，通过介质输送装置将介质输送至外压测试装置的空腔。

2.根据权利要求1所述的管件抗外压性能测试实验设备，其特征在于：所述外压测试装置包括耐压壳体和压力表，所述试验管件贯穿耐压壳体设置，所述压力表设置于耐压壳体的侧壁上；所述耐压壳体与介质输送装置相连。

3.根据权利要求2所述的管件抗外压性能测试实验设备，其特征在于：所述耐压壳体包括耐压复合管道、法兰管件和法兰盲板，所述法兰管件和法兰盲板均为两个，两个法兰管件分别与耐压复合管道的两端配合；所述法兰管件包括套管部和法兰部，所述套管部套装固定于耐压复合管道的端部，所述法兰部与法兰盲板通过螺栓相连；所述法兰盲板的中部设有与耐压复合管道配合的过孔，所述耐压复合管道与法兰盲板的过孔间设有密封件。

4.根据权利要求3所述的管件抗外压性能测试实验设备，其特征在于：所述密封件包括压环和密封圈，所述法兰盲板的外侧设有环形凹槽，所述压环的里侧台圆内嵌于法兰盲板的凹槽内，所述压环的外侧四周通过螺钉与法兰盲板相连；所述密封圈设置于凹槽的底部、且套装于耐压复合管道的外壁上。

5.根据权利要求3所述的管件抗外压性能测试实验设备，其特征在于：所述试验管件的两端设有环形凸台，所述凸台内嵌于法兰盲板的过孔内，所述压环及密封圈均套装于凸台的外圆上。

6.根据权利要求3所述的管件抗外压性能测试实验设备，其特征在于：所述耐压复合管道为钢骨架塑料复合管道，所述法兰管件为钢塑法兰管件，所述钢塑法兰管件与钢骨架塑料复合管道通过热熔焊接固定。

7.根据权利要求2所述的管件抗外压性能测试实验设备，其特征在于：所述介质输送装置包括液压缸、介质推送器、介质储存箱和连接软管，所述液压缸与控制器电连接，所述液压缸和介质推送器的活塞杆通过联轴器相连；所述介质推送器的缸体通过三通管件与介质储存箱及耐压壳体的空腔连通，所述三通管件与介质储存箱间设有第一阀门，所述三通管件与耐压壳体间设有第二阀门；

所述液压缸、介质推送器和三通管件均设置于机架上，所述介质储存箱设置于三通管件的上方；所述液压缸的活塞杆和介质推送器的活塞杆在同一直线上。

8.根据权利要求7所述的管件抗外压性能测试实验设备，其特征在于：所述三通管件通过软管与耐压壳体相连，所述第二阀门设置于三通管件与软管交界处。

9.一种管件抗外压性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（一）安装如权利要求7所述的管件抗外压性能测试实验设备，并预先在介质储存箱内灌注介质；

（二）打开第一阀门、关闭第二阀门，控制器驱动液压缸的活塞杆回缩，带动介质推送器的活塞杆伸出，介质储存箱内介质灌入介质推送器的缸体内；

（三）关闭第一阀门、打开第二阀门，控制器驱动液压缸的活塞杆伸出，带动介质推送器的活塞杆回缩，介质推送器内介质通过软管注入耐压壳体的空腔内；

（四）当耐压壳体内压力达到设定压力时，关闭第二阀门，进行保压，通过加压的介质对试验管件进行加载；

（五）监测耐压壳体内的压力变化，当压力表示数低于设定压力值时，重复步骤（二）～步骤（四）。

10.根据权利要求9所述的管件抗外压性能检测方法，其特征在于：所述试验管件为钢带增强聚乙烯螺旋波纹管。