CN113533060A - 一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法，包括安装在钢管两端的第一封头和第二封头，第一封头的一侧设有保压装置，第一封头上设有测压点，第一封头上还设有第二管道。驱动低压水充入钢管，保压装置自动开启，钢管内冲水完毕后，保压装置在重力作用下自动闭合，通过第二管道向钢管加入高压水，保压装置密封。保压装置在钢管充水过程中，阀门自动开启和闭合实现密封，密封可靠。钢管内的水在单向阀的密封下，不会回流泄漏。高压水测压点从封头上引出，测量钢管内水压值，降低因管路上阀门的操作引起压力波动变化，确保记录值的准确、真实和稳定。减少了钢管静态保压时可能的泄漏点，实现了长期静水压。

Description

一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及钢管试验领域，尤其是涉及一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法。

背景技术

目前钢管水压试验机是对油、气输送钢管做静水压试验的专用设备。钢管检验标准中要求对钢管逐根进行静水压试验，水压值使管壁内应力达到其最小屈服强度的95%后，关闭高压给水装置，并依靠水压机优良的密封性能实现静态保压，保压时间在10～15s，并通过曲线记录软件记录一条平滑曲线。现有的问题主要有：从高压给水装置到钢管之间，有管路、液压闸阀、高低压切换水阀等装置，泄漏部位多，无法达到密封要求，即使是新设备，也难以长期实现静水压，主要原因是上述环节容易出现内泄，设备维护工作量极大。高压管路上安装的液压闸阀，目的是静水压时阀门关闭，切断高压给水装置与钢管之间的水路，同时使积水装置泄压，但阀门关闭过程中会造成水压值的波动，软件记录的曲线并非平直的水压曲线。设备投入大。为实现静水压，提高水压机密封性，相关加工件的选材、加工精度、装配精度等都要提高要求。为此我们提出一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法用于解决上述问题。

中国专利文献CN208968941 U记载了一种带管端法兰钢管水压试验机，包括移动端进给装置，固定端进给装置，还包括一组钢管管端法兰焊缝水压试验工装，所述钢管管端法兰焊缝水压试验工装，分为移动端水压试验工装、固定端水压试验工装，移动端进给装置、固定端进给装置同轴相对设置，移动端水压试验工装设置于移动端进给装置上，固定端水压试验工装设置于固定端进给装置上，所述移动端水压试验工装、固定端水压试验工装，均由连接板、密封圈、内压环、外压环组成，密封圈嵌装于连接板内，内压环、外压环固装于连接板上分别从内外侧压制在密封圈上。本实用新型具有适用管径范围广、操作简便、省时省力、水压试验速度快效率高，具有较高创新性，但是该结构从高压给水装置到钢管之间，有管路、液压闸阀、高低压切换水阀等装置，泄漏部位多，无法达到密封要求，即使是新设备，也难以长期实现静水压，主要原因是上述环节容易出现内泄，设备维护工作量极大，工序多，压力不够真实和平稳，使用存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明提供了一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法，解决传统水压试验是从高压给水装置到钢管之间设置测压点测量水压变化，从高压给水装置到钢管之间，有管路、液压闸阀、高低压切换水阀等装置，上述多处环节无法达到密封要求，容易出现泄漏的问题。

本发明提供了一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法，解决另一个问题是在传统的水压试验通过关闭液压闸阀的阀门实现静水压，管路上各种阀门的关闭或开启过程中造成的压力波动较大，导致试验值不准确，同时启动液压闸阀需要人工操作，还难以长期实现静水压。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种钢管实现静水压的水压试验系统，包括安装在钢管两端的第一封头和第二封头，第一封头的一侧设有保压装置，第一封头上设有测压点，第一封头上还设有第二管道；

驱动低压水充入钢管，保压装置自动开启，钢管内冲水完毕后，保压装置在重力作用下自动闭合，通过第二管道向钢管加入高压水，保压装置密封。

优选的方案中，第一封头上设有通孔，通孔靠缸体的一侧设有定位法兰，通孔的另一侧设有阀座，定位法兰和阀座通过第一螺栓固定连接，第一封头一侧固设有下盖板，下盖板通过第二螺栓与阀座固定连接。

优选的方案中，下盖板一侧设有上盖板，下盖板和上盖板通过第三螺栓连接，下盖板和上盖板上都设有半圆柱形通槽，两个半圆柱形通槽合并形成的通槽内设有连接杆，阀座一侧设有阀板，阀板通过连接杆与第一封头铰接。

优选的方案中，阀座上设有多个环形槽，环形槽内设有密封圈。

优选的方案中，第一封头上设有第一管道，第一管道与钢管内部连通，第一管道内设有测压点，测压点分别与压力表和传感器连接，传感器与曲线记录装置连接。

优选的方案中，第一封头的第二管道一端贯穿第一封头与钢管内部连通，另一端连接单向阀。

优选的方案中，第一封头的另一侧设有缸体，缸体上设有活动的液压缸。

优选的方案中，缸体上设有低压进水口和注水口，注水口与第一封头相连通，液压缸一端设有密封阀芯，缸体上还设有卸压口；

升降液压缸，以使与液压缸固定连接的密封阀芯对低压进水口密封或者开启。

优选的方案中，单向阀与保压闸阀连接，保压闸阀分别与高压给水装置和卸荷闸阀连接，第二封头设有排通管道，排通管道一端贯穿第二封头，排通管道另一端与排气卸荷阀连接，第二封头背离钢管的一侧设有夹持装置。

其方法是：S1、把保压装置安装在第一封头上，用轨道小车把钢管运到第一封头和第二封头之间，用夹持装置夹持住钢管，依次连接试验系统；

S2、升起液压缸，以使密封阀芯从低压进水口拔出，低压进水口通道打开；

S3、用低压给水装置通过低压进水口向缸体内注水，缸体内水通过注水口向钢管充水，钢管在充水的过程中，由于保压装置的阀板受到缸体内水流的冲力，阀板自动开启状态；

S4、钢管内注水完成后，保压装置的阀板受重力作用自动关闭，启动液压缸，以使密封阀芯插入低压进水口，低压进水口通道闭合；

S5、高压给水装置通过第二管道向钢管内注水，加压过程中，卸荷闸阀关闭，保压闸阀开启，阀板被高压水压紧，阀板紧贴阀座实现密封；

S6、压力表显示钢管内注水过程压力变化值，曲线记录装置通过传感器记录压力表变化曲线，水压值使管壁内应力达到额定强度后，关闭高压给水装置，加压管路202上的单向阀、保压闸阀同时切断高压水路，防止高压水回流导致试管压力下降，保压装置在保压过程中处于关闭状态，防止高压水泄漏，保压时间在10～15s以上，并通过曲线记录装置记录水压曲线；

S7、实验完成后，钢管通过排气卸荷阀泄压，并通过第二封头上的排通管道排出钢管的水，用轨道小车把钢管运到已检台架上；

S8、重复S1~S7的操作，检测下一根待检钢管，直至待检钢管试验完毕；

通过以上步骤，实现对钢管的水压试验。

本发明的有益效果为：通过安装在钢管两端的第一封头和第二封头，第一封头的一侧设有保压装置，第一封头上设有测压点，第一封头上还设有第二管道；驱动低压水充入钢管，保压装置自动开启，钢管内冲水完毕后，保压装置在重力作用下自动闭合，通过第二管道向钢管加入高压水，保压装置密封。保压装置在钢管充水过程中，阀门自动开启，管内充水完成后，阀门在重力的作用下关闭，加压过程中阀门被高压水压紧，实现密封。高压给水管路通过一个单向阀，然后连接到封头上，高压给水装置泄压后，钢管内的水在单向阀的密封下，不会回流泄漏。高压水测压点从封头上引出，直接测量钢管内水压值，管路上阀门的动作造成的压力波动能够有效降低，确保记录的曲线平直。通过上述措施，减少了钢管静态保压时可能的泄漏点，实现了长期静水压试验的可能，并记录合格水压曲线，同时确保了测压点压力数值的准确性。整个水压试验系统操作简单，安全可靠，保压装置能在水压变化下自动开合，不需要人工操作在，装置结构简单，实用性强，投入少，加工件的选材、加工精度、装配精度等要求不高，具有较大的推广价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明系统的设备整体连接示意图；

图2是本发明保压装置闭合时的结构示意图；

图3是本发明保压装置打开时的结构示意图；

图4是本发明保压装置爆炸示意图；

图5是本发明图1中A的剖视图；

图6是本发明第一封头的剖视图；

图7是本发明液压缸和缸体的剖视图；

图中：钢管1；第一封头2；第一管道201；第二管道202；缸体3；低压进水口301；注水口302；阀芯孔303；卸压口304；单向阀4；保压装置5；定位法兰501；第一螺栓502；密封圈503；第二螺栓504；第三螺栓505；下盖板506；连接杆507；阀板508；阀座509；上盖板510；液压缸6；密封阀芯601；保压闸阀7；高压给水装置8；卸荷闸阀9；压力表10；传感器11；排气卸荷阀12；曲线记录装置13；测压点14；第二封头15；夹持装置16。

具体实施方式

实施例1：

如图1-7中，一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法，包括安装在钢管1两端的第一封头2和第二封头15，第一封头2的一侧设有保压装置5，第一封头2上设有测压点14，第一封头2上还设有第二管道202；

驱动低压水充入钢管1，保压装置5自动开启，钢管1内冲水完毕后，保压装置5在重力作用下自动闭合，通过第二管道202向钢管1加入高压水，保压装置5密封。由此结构，钢管充水过程中，阀门自动开启，管内充水完成后，阀门在重力的作用下关闭，加压过程中阀门被高压水压紧，实现密封。高压给水管路通过一个单向阀，然后连接到封头上，高压给水装置泄压后，钢管内的水在单向阀的密封下，不会回流泄漏；3、高压水测压点从封头上引出，直接测量钢管内水压值，管路上阀门的动作造成的压力波动能够有效降低，确保记录的曲线平直。

优选的方案中，第一封头2上设有通孔，通孔靠缸体3的一侧设有定位法兰501，通孔的另一侧设有阀座509，定位法兰501和阀座509通过第一螺栓502固定连接，第一封头2一侧固设有下盖板506，下盖板506通过第二螺栓504与阀座509固定连接。由此结构，定位法兰501和阀座509能通过第一螺栓502拆卸和安装，拆卸安装方便，从而使阀座509固定安装在第一封头2上，下盖板506通过第二螺栓504固定在阀座509上，从而使下盖板506固定安装在第一封头2上。

优选的方案中，下盖板506一侧设有上盖板510，下盖板506和上盖板510通过第三螺栓505连接，下盖板506和上盖板510上都设有半圆柱形通槽，两个半圆柱形通槽合并形成的通槽内设有连接杆507，阀座509一侧设有阀板508，阀板508通过连接杆507与第一封头2铰接。由此结构，上盖板510通过第三螺栓505固定在阀座509上，阀板508通过连接杆507与第一封头2铰接，从而实现阀板508能相对于第一封头2开合，钢管充水过程中，阀板508能自动开启，管内充水完成后，阀板508在重力的作用下关闭，加压过程中阀板508被高压水压紧，实现密封。同时通过第一螺栓502、第二螺栓504和第三螺栓505，使整个保压装置5安装和拆卸都极为方便，极大简化试验过程。保压装置5结构简单，投入少，加工件的选材、加工精度、装配精度等要求不高，能够大量推广。

优选的方案中，阀座509上设有多个环形槽，环形槽内设有密封圈503。由此结构，环形槽内设有密封圈503能起到好的密封效果。

优选的方案中，第一封头2上设有第一管道201，第一管道201与钢管1内部连通，第一管道201内设有测压点14，测压点14分别与压力表10和传感器11连接，传感器11与曲线记录装置13连接。由此结构，高压水测压点14直接从第一封头2上引出，直接测量钢管内水压值，管路上阀门的动作造成的压力波动能够有效降低，确保记录的曲线平直，确保了记录数值的准确性。减少了钢管静态保压时可能的泄漏点，实现了静水压试验，并记录合格水压曲线。

优选的方案中，第一封头2的第二管道202一端贯穿第一封头2与钢管1内部连通，另一端连接单向阀4。由此结构，第二管道202能使高压给水装置8向钢管1内注入高压水。高压给水管路通过一个单向阀4，然后连接到第一封头2上，高压给水装置8泄压后，钢管1内的水在单向阀4的密封下，不会回流泄漏。

优选的方案中，第一封头2的另一侧设有缸体3，缸体3上设有活动的液压缸6。

优选的方案中，缸体3上设有低压进水口301和注水口302，注水口302与第一封头2相连通，液压缸6一端设有密封阀芯601，缸体3上还设有卸压口304；

升降液压缸6，以使与液压缸6固定连接的密封阀芯601对低压进水口301密封或者开启。由此结构，通过升降缸体3上的液压缸6，能够实现缸体3内低压进水口301的开合，从而能实现钢管1内水的高低压切换。卸压口304在关闭阀芯601后，保压装置5的阀板508受重力下落，对试管加压后，高压水密封在第一封头2、保压装置5及第二封头15之间。如果保压装置5存在泄漏情况，那么卸压口304会将缸体3内的压力卸掉，防止缸体3承受压力出现损坏性泄漏。

优选的方案中，单向阀4与保压闸阀7连接，保压闸阀7分别与高压给水装置8和卸荷闸阀9连接，第二封头15设有排通管道，排通管道一端贯穿第二封头15，排通管道另一端与排气卸荷阀12连接，第二封头15背离钢管1的一侧设有夹持装置16。由此结构，夹持装置16能够确保钢管1在试验过程中的保持稳定，排通管道使钢管1内得水排出，并且与排通管道连通的排气卸荷阀12能卸掉钢管1内的压力。

实施例2：

结合实施例1进一步说明，如图1~7所示，其方法是：S1、把保压装置5安装在第一封头2上，用轨道小车把钢管1运到第一封头2和第二封头15之间，用夹持装置16夹持住钢管1，依次连接试验系统。升起液压缸6，以使密封阀芯601从低压进水口301拔出，低压进水口301通道打开。用低压给水装置通过低压进水口301向缸体3内注水，缸体3内水通过注水口302向钢管1充水，钢管1在充水的过程中，由于保压装置5的阀板508受到缸体3内水流的冲力，阀板508自动开启状态。钢管1内注水完成后，保压装置5的阀板508受重力作用自动关闭，启动液压缸6，以使密封阀芯601插入低压进水口301，低压进水口301通道闭合。S5、高压给水装置8通过第二管道202向钢管1内注水，加压过程中，卸荷闸阀9关闭，保压闸阀7开启，阀板508被高压水压紧，阀板508紧贴阀座509实现密封。压力表10显示钢管1内注水过程压力变化值，曲线记录装置13通过传感器11记录压力表10变化曲线，水压值使管壁内应力达到额定强度后，关闭高压给水装置8，加压管路202上的单向阀4、保压闸阀7同时切断高压水路，防止高压水回流导致试管压力下降，保压装置5在保压过程中处于关闭状态，防止高压水泄漏，保压时间在10～15s以上，并通过曲线记录装置13记录水压曲线。实验完成后，钢管1通过排气卸荷阀12泄压，并通过第二封头15上的排通管道排出钢管1的水，用轨道小车把钢管1运到已检台架上。重复S1~S7的操作，检测下一根待检钢管1，直至待检钢管1试验完毕。通过以上步骤，实现对钢管1的水压试验。

上述的实施案例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管实现静水压的水压试验系统，其特征是：包括安装在钢管（1）两端的第一封头（2）和第二封头（15），第一封头（2）的一侧设有保压装置（5），第一封头（2）上设有测压点（14），第一封头（2）上还设有第二管道（202）；

驱动低压水充入钢管（1），保压装置（5）自动开启，钢管（1）内冲水完毕后，保压装置（5）在重力作用下自动闭合，通过第二管道（202）向钢管（1）加入高压水，保压装置（5）密封。

2.根据权利要求1所述一种钢管实现静水压的水压试验系统，其特征是：第一封头（2）上设有通孔，通孔靠缸体（3）的一侧设有定位法兰（501），通孔的另一侧设有阀座（509），定位法兰（501）和阀座（509）通过第一螺栓（502）固定连接，第一封头（2）一侧固设有下盖板（506），下盖板（506）通过第二螺栓（504）与阀座（509）固定连接。

3.根据权利要求2所述一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法，其特征是：下盖板（506）一侧设有上盖板（510），下盖板（506）和上盖板（510）通过第三螺栓（505）连接，下盖板（506）和上盖板（510）上都设有半圆柱形通槽，两个半圆柱形通槽合并形成的通槽内设有连接杆（507），阀座（509）一侧设有阀板（508），阀板（508）通过连接杆（507）与第一封头（2）铰接。

4.根据权利要求1所述一种钢管实现静水压的水压试验系统，其特征是：阀座（509）上设有多个环形槽，环形槽内设有密封圈（503）。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述一种钢管实现静水压的水压试验系统，其特征是：第一封头（2）上设有第一管道（201），第一管道（201）与钢管（1）内部连通，第一管道（201）内设有测压点（14），测压点（14）分别与压力表（10）和传感器（11）连接，传感器（11）与曲线记录装置（13）连接。

6.根据权利要求1所述一种钢管实现静水压的水压试验系统，其特征是：第一封头（2）的第二管道（202）一端贯穿第一封头（2）与钢管（1）内部连通，另一端连接单向阀（4）。

7.根据权利要求1所述一种钢管实现静水压的水压试验系统及试验方法，其特征是：第一封头（2）的另一侧设有缸体（3），缸体（3）上设有活动的液压缸（6）。

8.根据权利要求7所述一种钢管实现静水压的水压试验系统，其特征是：缸体（3）上设有低压进水口（301）和注水口（302），注水口（302）与第一封头（2）相连通，液压缸（6）一端设有密封阀芯（601），缸体（3）上还设有卸压口（304）；

升降液压缸（6），以使与液压缸（6）固定连接的密封阀芯（601）对低压进水口（301）密封或者开启。

9.根据权利要求1所述一种钢管实现静水压的水压试验系统，其特征是：单向阀（4）与保压闸阀（7）连接，保压闸阀（7）分别与高压给水装置（8）和卸荷闸阀（9）连接，第二封头（15）设有排通管道，排通管道一端贯穿第二封头（15），排通管道另一端与排气卸荷阀（12）连接，第二封头（15）背离钢管（1）的一侧设有夹持装置（16）。

10.根据权利要求1~9任意一项所述系统进行钢管实现静水压的水压试验的方法，其特征是：

S1、把保压装置（5）安装在第一封头（2）上，用轨道小车把钢管（1）运到第一封头（2）和第二封头（15）之间，用夹持装置（16）夹持住钢管（1），依次连接试验系统；

S2、升起液压缸（6），以使密封阀芯（601）从低压进水口（301）拔出，低压进水口（301）通道打开；

S3、用低压给水装置通过低压进水口（301）向缸体（3）内注水，缸体（3）内水通过注水口（302）向钢管（1）充水，钢管（1）在充水的过程中，由于保压装置（5）的阀板（508）受到缸体（3）内水流的冲力，阀板（508）自动开启状态；

S4、钢管（1）内注水完成后，保压装置（5）的阀板（508）受重力作用自动关闭，启动液压缸（6），以使密封阀芯（601）插入低压进水口（301），低压进水口（301）通道闭合；

S5、高压给水装置（8）通过第二管道（202）向钢管（1）内注水，加压过程中，卸荷闸阀（9）关闭，保压闸阀（7）开启，阀板（508）被高压水压紧，阀板（508）紧贴阀座（509）实现密封；

S6、压力表（10）显示钢管（1）内注水过程压力变化值，曲线记录装置（13）通过传感器（11）记录压力表（10）变化曲线，水压值使管壁内应力达到额定强度后，关闭高压给水装置（8），加压管路202上的单向阀（4）、保压闸阀（7）同时切断高压水路，防止高压水回流导致试管压力下降，保压装置（5）在保压过程中处于关闭状态，防止高压水泄漏，保压时间在10～15s以上，并通过曲线记录装置（13）记录水压曲线；

S7、实验完成后，钢管（1）通过排气卸荷阀（12）泄压，并通过第二封头（15）上的排通管道排出钢管（1）的水，用轨道小车把钢管（1）运到已检台架上；

S8、重复S1~S7的操作，检测下一根待检钢管（1），直至待检钢管（1）试验完毕；

通过以上步骤，实现对钢管（1）的水压试验。

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