CN113686687B - 一种管道抗拉拔强度的测试装置及方法 - Google Patents

一种管道抗拉拔强度的测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管道抗拉拔强度的测试装置及方法，包括用以容纳试验件的固定架，固定架尾端设置尾座与试验件固定连接，固定架首端设置拉力施加装置对试验件施加拉力；所述拉力施加装置处设置拉力传感器，固定架首端还设置位移传感器以监测试验件的位移；拉力传感器、位移传感器均与控制器连接。

Description

一种管道抗拉拔强度的测试装置及方法
技术领域
本发明属于管道测试技术领域，具体涉及一种管道抗拉拔强度的测试装置及方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
目前，输送介质类管道的强度验证方法主要为静液压试验，发明人发现，在管道实际应用中，管材除受内部输送介质压力外，还会受到由于管道铺设起伏等原因造成管材本身由自重产生的对管材及接口处的拉拔力。
现有的静液压试验方式对坡度、高差等原因造成管材自重产生的对接头处的拉力等外部压力无法模拟验证，无法真实模拟管材运行的实际工况，试验结果不能完整验证管道运行状态下的真实性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种管道抗拉拔强度的测试装置及方法。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种管道抗拉拔强度的测试装置，包括用以容纳试验件的固定架，固定架尾端设置尾座与试验件固定连接，固定架首端设置拉力施加装置对试验件施加拉力；所述拉力施加装置处设置拉力传感器，固定架首端还设置位移传感器以监测试验件的位移；拉力传感器、位移传感器均与控制器连接。
作为进一步的技术方案，还包括动静液压施加装置，动静液压施加装置与试验件连接。
作为进一步的技术方案，所述固定架还设置监控设备，监控设备与控制器通信。
作为进一步的技术方案，所述控制器设置于控制柜内，控制器还与显示屏连接，显示屏固定于控制柜。
作为进一步的技术方案，所述固定架包括两相对的架体结构，两架体结构之间形成管材连接试验件的容置空间。
作为进一步的技术方案，所述尾座设置于两架体结构尾端之间，尾座与固定架固定连接。
作为进一步的技术方案，两架体结构首端之间设置连接板，连接板与试验件首端固定连接，连接板通过连接柱与施压板连接。
作为进一步的技术方案，拉力施加装置固定于施压板，连接柱端部还设置固定板。
第二方面，本发明还提供了采用如上所述的测试装置对管道抗拉拔强度进行测试的方法，包括以下步骤：
将试验件固定于固定架，根据试验件的固定位置调整监控设备的位置；
拉力施加装置对试验件施加拉力，位移传感器和拉力传感器监测试验过程中试验件所受拉力和位移；
绘制拉力-位移曲线图，对比分析试验件拉拔变形和受拉力对应数据，同步观察监控设备所采集的试验件变形过程，验证试验件的抗拉拔强度性能。
第三方面，本发明还提供了采用如上所述的测试装置对管道抗拉拔强度进行测试的方法，包括以下步骤：
将试验件固定于固定架，根据试验件的固定位置调整监控设备的位置；
动静液压施加装置对试验件施加静液压或动液压；
拉力施加装置对试验件施加拉力，位移传感器和拉力传感器监测试验过程中试验件所受拉力和位移；
绘制拉力-位移曲线图，对比分析试验件拉拔变形和受拉力对应数据，同步观察监控设备所采集的试验件变形过程，验证试验件的抗拉拔强度性能。
上述本发明的有益效果如下：
本发明的测试装置，具备对管道施加拉伸力，同时具备拉伸位移传感功能、拉力传感功能、拉伸移动速度控制功能、管道内介质的压力显示及控制功能，具备数据的收集、显示、输出及打印功能，具备检测过程的视频监控功能。
本发明的测试方法，在空载状态下，将管道与测试装置的拉伸机构连接后，对管道施加拉伸力，拉伸的速度及力的最大值，由控制系统输入、记录，并显示力与位移的变化曲线。被检测的管道，可以是单根管材，也可以是带有连接系统的多根管材。检测过程中，可以通过视频监控系统，观察被检测样品的外观变化。
本发明的测试方法，在承载状态下，按照管道的运行压力要求，先施加规定的静压值或动压值，然后，对管道施加拉伸力，拉伸的速度及力的最大值，由控制系统输入、记录，并显示力与位移的变化曲线。被检测的管道，可以是单根管材，也可以是带有连接系统的多根管材。检测过程中，可以通过视频监控系统，观察被检测样品的外观变化。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的测试装置的结构示意图；
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
其中，1.控制柜；2.位移传感器；3.拉力传感器；4.拉力油缸；5.固定架；6.摄像头；7.管材连接试验件；8.样件固定销；9.尾座固定销；10.尾座；11.动静液压施加装置。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种管道抗拉拔强度的测试装置，其包括固定架5、动静液压施加装置11、摄像头6等。
具体的，固定架5具有容置空间以容纳管材连接试验件7；固定架5可设置为两相对的架体结构，两架体结构之间形成管材连接试验件的容置空间。
固定架5首端设置拉力施加装置，本实施例中，拉力施加装置采用拉力油缸4，拉力油缸4为管材连接试验件提供拉力。
固定架5尾端设置尾座10，尾座与管材连接试验件连接；在具体设置时，在固定架的两架体结构尾端之间设置尾座10，尾座10通过尾座固定销9与固定架5固定连接，管材连接试验件7尾端通过样件固定销8与尾座10固定连接，从而将管材连接试验件固定住。
固定架的两架体结构首端之间设置连接板，连接板与管材连接试验件首端固定连接，连接板通过连接柱与施压板连接，拉力油缸4固定于施压板，通过施压板向管材连接试验件施加拉力，连接柱端部还设置固定板。
拉力油缸4处设置拉力传感器3监测拉力施加装置对管材连接试验件的施加力，拉力传感器与控制器连接；施压板处设置位移传感器2以监测管材连接试验件受力后的位移，位移传感器与控制器连接；控制器设置于控制柜1内，控制器还与显示屏连接，显示屏固定于控制柜。
通过拉力施加装置对管道施加拉伸力，通过位移传感器、拉力传感器收集位移与拉伸力之间的变化曲线及数据。
固定架5还设置监控设备，监控设备与控制器通信，本实施例中，监控设备采用摄像头6，摄像头可采用磁吸形式吸附在固定架5。
管材连接试验件还与动静液压施加装置11连接，动静液压施加装置设置在相应的控制柜内，且该控制柜具有显示屏，操作人员可通过显示屏进行静液压压力设置，而后动静液压施加装置对管材连接试验件施加相应静液压或动液压；动静液压施加装置可以为静液压机。
该测试装置可以适用于金属、非金属管道在空载或承载状态下抗拉拔强度的测试。
通过验证管道在拉伸力以及管内介质压力作用下的状态变化，真实反映管道在空载状态以及承载状态下的极限性能，检测出管道的整体结构强度极限数据。为管材结构设计、管材制造、管道选型、工程设计及施工提供数据支持；
同时，将数据与样品变化的实况录像相统一，使测试过程的结果展示更直观更真实，为产品失效模式分析提供更贴近真实工况的测试数据，为后续改进提供更准确的方向指导。
采用该测试装置对管道抗拉拔强度进行测试的方法，包括以下步骤：
根据管材连接试验件7的长度选择合适固定安装孔将尾座10通过两件尾座固定销9固定到固定架5上；
将管材连接试验件7通过两件样件固定销8与设备固定架5和尾座10进行固定连接；
根据不同管材样件试验件7的连接位置将摄像头6固定在固定架录制清晰位置处；
通过动静液压施加装置11根据试验管材连接试验件7的试压要求进行施加相应静液压或动液压(空载状态下无需该过程)；
通过控制柜1中的控制器启动拉力油缸4开始对管材连接试验件进行拉力试验，在启动拉力油缸时同步启动摄像头6开始录制并将画面同步传输到控制柜右侧显示屏中，试验过程中位移传感器2和拉力传感器3将管材拉拔过程中的拉拔张开位移和拉力数据同步输入到控制柜1左侧显示屏中并形成拉力-位移曲线图，通过拉力-位移曲线图，可对比分析管材连接试验件拉拔变形和受拉力对应数据，通过右侧视频显示器可同步观察管材变形过程。
在空载状态下，检测管道承受沉降或重力拉伸的极限性能。在承载状态下，检测管道承受沉降、重力拉伸以及压力波动的极限性能。
对测试样品同时施加位伸力以及管内介质压力，两者共同作用下，来收集样品的力学数据以及外观状态变化数据。
该测试方法中分管道空载及承载两种状态下的测试；承载时，在施加拉伸力过程的同时，对管道施加静压或动态冲击压力，使检测过程与管道使用工况更为贴近；在整个测试过程中加入录像实时监控，使测试数据与被检样品的状态变化达到统一，更真实的反映管道在工作状态下的变化，为管道设计及工程设计提供更为可靠的技术数据。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种管道抗拉拔强度的测试装置，其特征是，包括用以容纳试验件的固定架，固定架尾端设置尾座与试验件固定连接，固定架首端设置拉力施加装置对试验件施加拉力；所述拉力施加装置处设置拉力传感器，固定架首端还设置位移传感器以监测试验件的位移；拉力传感器、位移传感器均与控制器连接；
所述测试装置还包括动静液压施加装置，动静液压施加装置与试验件连接；
通过动静液压施加装置根据试验管材连接试验件的试压要求进行施加相应静液压或动液压；
所述固定架还设置监控设备，监控设备与控制器通信，所述监控设备采用摄像头，根据不同管材样件试验件的连接位置将摄像头固定在固定架录制清晰位置处，所述摄像头采用磁吸形式吸附在固定架；
所述控制器设置于控制柜内，控制器还与显示屏连接，显示屏固定于控制柜。
2.如权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述固定架包括两相对的架体结构，两架体结构之间形成管材连接试验件的容置空间。
3.如权利要求2所述的测试装置，其特征是，尾座设置于两架体结构尾端之间，尾座与固定架固定连接。
4.如权利要求2所述的测试装置，其特征是，两架体结构首端之间设置连接板，连接板与试验件首端固定连接，连接板通过连接柱与施压板连接。
5.如权利要求4所述的测试装置，其特征是，拉力施加装置固定于施压板，连接柱端部还设置固定板。
6.采用如权利要求1-5任一项所述的测试装置对管道抗拉拔强度进行测试的方法，其特征是，包括以下步骤：
将试验件固定于固定架，根据试验件的固定位置调整监控设备的位置；
拉力施加装置对试验件施加拉力，位移传感器和拉力传感器监测试验过程中试验件所受拉力和位移；
绘制拉力-位移曲线图，对比分析试验件拉拔变形和受拉力对应数据，同步观察监控设备所采集的试验件变形过程，验证试验件的抗拉拔强度性能。
7.采用如权利要求1-5任一项所述的测试装置对管道抗拉拔强度进行测试的方法，其特征是，包括以下步骤：
将试验件固定于固定架，根据试验件的固定位置调整监控设备的位置；
动静液压施加装置对试验件施加静液压或动液压；
拉力施加装置对试验件施加拉力，位移传感器和拉力传感器监测试验过程中试验件所受拉力和位移；
绘制拉力-位移曲线图，对比分析试验件拉拔变形和受拉力对应数据，同步观察监控设备所采集的试验件变形过程，验证试验件的抗拉拔强度性能。
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