CN114323497A - 堵管密封性能测试用夹具及堵管密封性能测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种堵管密封性能测试用夹具，依次包括套设在堵管外的接头体、前卡套、后卡套和卡接螺母，所述接头体和卡接螺母之间螺纹连接，所述前卡套设置在所述堵管与接头体之间，所述后卡套设置在所述前卡套与堵管之间，所述后卡套的两端分别与所述前卡套和卡接螺母抵触，所述后卡套用于在所述卡接螺母的推动下插入所述前卡套与堵管之间，所述前卡套用于抵紧所述堵管并使所述堵管的侧壁发生形变。本发明的堵管密封性能测试用夹具，能够通过卡接螺母抵紧后卡套插入前卡套与堵管试样之间，在通过前卡套的作用使得位于前卡套与接头体之间的堵管侧壁发生微形变，起到密封的作用，使得后续对堵管试样进行密封性能试验的结果更加准确。

Description

堵管密封性能测试用夹具及堵管密封性能测试系统和测试 方法

技术领域

本发明属于管件密封性能检测技术领域，涉及管式换热器泄露堵管后密封性能检测领域，具体涉及一种适用于管式换热器堵管后承压密封性能测试过程中的夹具以及包括了利用了该夹具的测试系统以及基于该测试系统的测试方法，

背景技术

堆芯指套管是堆芯中子测试系统中的测量通道，同时也是一回路压力边界，由于工作过程中的振动和干涉等因素，导致指套管在堆芯内产生磨损减薄，出于经济性和安全性考虑，需将减薄量超标的指套管在更换前进行封堵。

核电厂因运行特性及冷却等原因，而具有大量的管式换热器，如：蒸汽发生器、凝汽器、高压加热器和低压加热器等，一旦发现传热管存在破损，工程上通常采用堵管处理，下面以蒸汽发生器为例进行说明。

按照核电厂事故分类，蒸汽发生器传热管破损为设计基准事故，任何运行中核电厂发生传热管破损将被迫停机，以防止放射性物质由一回路泄露到二回路中，避免社会不良反响和巨大的经济损失。蒸汽发生器的堵管设计裕度约10％，若传热管堵管数量过大，将降低电厂的发电效率，因此蒸汽发生器在运行前，需对传热管进行役前检查，并在检查后对超出规范要求的进行堵管行动是世界各国核电厂的重点项目。核电厂商运后，在电厂大修时定期对蒸汽发生器传热管进行涡流探伤，查找传热管减薄等缺陷，对超过或者接近规范要求(ASME标准规定传热管缺陷不超过壁厚的40％)的缺陷传热管采取堵管或预堵管措施。

国内成熟应用的堵管方式有焊接式和机械式两种：焊接式是国外核电厂最早应用的堵管方式，应用比较广泛且工艺成熟可靠，即利用焊接方法将堵头材料与需要修复的传热管熔合在一起，并达到一定的前度与密封性能；机械堵管国内一般分为两种方法，一种是机械拉拔式(以秦山二期、田湾应用为主)，另一种是机械辊涨式(以大亚湾、岭澳、秦山一期应用为主)，其基本原理是一致的，即将特制的堵头装入管子中，靠堵头外壁与管子内壁的紧密贴合挤压来堵死管子。

如前所述，不论是堆芯指套管还是管式换热器传热管的堵管密封性是一个重要的考核指标，目前主要是在常温下进行气体检漏，如氦气检漏等。这种检漏的缺点：一是气体压力有限，无法真实测量耐承压能力；二是传热管等实际都是在高温下服役，常温密封性与高温下还是存在明显的差异。同时，在堵管技术研究方面，也没有一套很成熟的测试系统和测试方法。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种堵管密封性能测试用夹具以及使用了该夹具的测试系统和方法，以对堵管的密封性能进行测试。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种堵管密封性能测试用夹具，依次包括套设在堵管外的接头体、前卡套、后卡套和卡接螺母，所述接头体和卡接螺母之间螺纹连接，所述前卡套设置在所述堵管与接头体之间，所述后卡套设置在所述前卡套与堵管之间，所述后卡套的两端分别与所述前卡套和卡接螺母抵触，所述后卡套用于在所述卡接螺母的推动下插入所述前卡套与堵管之间，所述前卡套用于抵紧所述堵管并使所述堵管的侧壁发生形变。前卡套和后卡套均为锥形套。

根据本发明的一些实施方面，所述接头体包括用于将所述夹具与试验设备连接的第一卡接部以及用于与所述卡接螺母连接的第二卡接部，所述第二卡接部的外侧用于与所述卡接螺母螺纹连接，所述第二卡接部的内侧设置有第一插入斜面，所述前卡套的外侧面为与所述第一插入斜面配合的第二插入斜面。通过第一插入斜面和第二插入斜面的配合，使得堵管的侧壁与接头体和前卡套贴合并发生微形变。

根据本发明的一些实施方面，所述第一插入斜面与堵管轴心线之间的夹角小于所述第二插入斜面与堵管轴心线之间的夹角。通过第一插入斜面和第二插入斜面角度的不同，使得前卡套插入第二卡接部和堵管之间时，对堵管的侧壁作用使其发生形变。

根据本发明的一些实施方面，所述第一卡接部和第二卡接部之间设置有抵板，所述抵板上开设有用于向所述堵管内通入介质的介质孔。抵板抵住堵管试样未封口的一端，介质孔与堵管内部贯通。

根据本发明的一些实施方面，所述前卡套靠近所述后卡套的一侧设置有第三插入斜面，所述后卡套靠近所述前卡套的一侧设置有第四插入斜面，所述第四插入斜面与堵管轴心线之间的夹角小于所述第三插入斜面与堵管轴心线之间的夹角。通过后卡套推动前卡套插入第一卡接部与堵管之间，设置第三插入斜面和第四插入斜面的角度不同，使得在后卡套插入前卡套与堵管之间时，使得前卡套的后端部向远离堵管的方向移动，通过第一插入斜面和第二插入斜面，使得前卡套的前端部向靠近堵管的方向移动并对堵管的侧壁施加作用力，进而使得堵管的侧壁发生微形变。

根据本发明的一些实施方面，所述后卡套靠近所述卡接螺母的一侧设置有定位凸起，所述卡接螺母上对应所述定位凸起设置有定位槽。通过定位凸起和定位槽的配合，保持后卡套移动过程中的平稳，使得通过卡接螺母能够推动后卡套插入前卡套和堵管之间。

本发明还提供了一种堵管密封性能测试系统，包括存放装置、加热装置、液体输送装置和/或气体输送装置、压力控制装置以及连接在各个部件之间的管道，所述存放装置用于放置堵管试样，所述加热装置用于对堵管试样进行温度控制，所述液体输送装置用于向管试样内填充液体，所述气体输送装置用于向堵管试样内填充气体，所述压力控制装置用于控制堵管试样内的压力。通过液体输送装置或气体输送装置向堵管试样中输送对应的介质并保持压力恒定，再通过压力控制装置增加堵管内的压力，实施测试。堵管试样与夹具装配后再装配在存放装置中，夹具可以采用前述的堵管密封性能测试用夹具。

根据本发明的一些实施方面，所述压力控制装置包括压力驱动器、用于驱动所述压力驱动器进行动作的驱动机构、压力控制器，所述压力控制器与所述压力驱动器之间设置有增压管道，所述压力控制器与所述存放装置之间设置有连通管道，所述压力控制器与液体输送装置和/或气体输送装置之间设置有共用管道，所述液体输送装置和/或气体输送装置通过所述压力控制器向所述连通管道内输送液体或气体。液体输送装置和气体输送装置均与共用管道连通，并通过阀门的控制实现液体或气体的输送。压力控制器中包括左腔体、右腔体以及位于两个腔体之间的活塞。右腔体与连通管道连通，左腔体与增压管道连通，共用管道与右腔体连通。液体输送装置或气体输送装置向右腔体中输送液体或气体，并通过连通管道进入存放装置和堵管试样中。通过活塞的位置对压力进行控制，使得压力在一定范围内进行浮动。

根据本发明的一些实施方面，所述气体输送装置包括与所述共用管道连通的气体管道以及依次设置在所述气体管道上的空气压缩机、气源三联体和球阀，气源三联体一般由分水滤气器、减压阀、油雾器3部分组成。

根据本发明的一些实施方面，所述液体输送装置包括液体介质箱、用于将所述液体介质箱中的液体输送至所述共用管道内的液体管道以及依次设置在所述液体管道上的过滤器、填充泵和球阀，填充泵由电机带动运转。

根据本发明的一些实施方面，所述压力控制器与所述液体介质箱之间还设置有排空管道，用于将所述压力控制器中的液体介质排出，排空管道与压力控制器的右腔体连通。

根据本发明的一些实施方面，所述增压管道上设置有气动电磁阀，所述气动电磁阀的气动单元与所述气体管道连通，可以通过气体输送装置控制气动电磁阀的开关，实现对增压管道的通断控制。

根据本发明的一些实施方面，所述压力驱动器包括壳体、设置在壳体内的腔体、设置在所述腔体内的活塞和弹性件，所述活塞将所述腔体分为与所述驱动机构连通的第一腔体和与所述增压管道连通的第二腔体，所述弹性件设置在所述第二腔体内，所述弹性件的一端作用于所述活塞上，所述弹性件的另一端作用在所述壳体的端部上。驱动机构向第一腔体内通入液压油，将活塞向右推进，压缩弹性件，同时使得第二腔体的体积减小，压缩增压管道中的液压油，推动压力控制器中的活塞向右移动，进而压缩压力控制器的右腔体、连通管道以及堵管中的介质，达到增压的作用。当驱动机构停止工作后，活塞在弹性件的弹性恢复力的作用下向远离增压管道的一侧移动。

根据本发明的一些实施方面，所述驱动机构包括液压油介质箱、连通所述液压油介质箱与所述压力驱动器的输油管道以及依次设置在所述输油管道上的油泵、过滤器和伺服阀，伺服阀由电机带动转动。所述驱动机构用于向所述压力驱动器的第一腔体内输送液压油。

根据本发明的一些实施方面，所述压力控制装置包括用于对所述液压油介质箱内的液压油进行冷却的冷却机构，所述冷却机构包括冷却管路以及依次设置在所述冷却管路上的油泵、冷却机以及过滤器，所述冷却管路的两端均与所述液压油介质箱连通。由于液压油在驱动的时候温度会上升，影响压力控制的效果，所以设置冷却机构不断对液压油介质箱内的液压油进行冷却。

根据本发明的一些实施方面，包括连通在所述增压管道和液压油介质箱之间的排油管道，所述排油管道用于将所述增压管道内的液压油排至液压油介质箱，所述排油管道上设置有气动电磁阀。气动电磁阀与气体管道连通，通过气体输送装置对气动电磁阀进行开关控制。

本发明还提供了一种根据上述的测试系统进行堵管密封性能测试的方法，测试方法包括如下步骤：

将堵管试样装配于存放装置中；

启动液体输送装置向堵管试样中输送液体，并维持压力恒定；或，启动气体输送装置向堵管试样中输送气体，并维持压力恒定；

启动压力控制装置使得所述堵管试样中的压力增加并直至堵管破损，完成测试。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的堵管密封性能测试用夹具，通过结构设置，使得将卡接螺母与接头体拧紧连接时，能够通过卡接螺母抵紧后卡套插入前卡套与堵管试样之间，在通过前卡套的作用使得位于前卡套与接头体之间的堵管侧壁发生微形变，进而起到密封的作用，密封堵管与接头体之间的缝隙，使得后续对堵管试样进行密封性能试验的结果更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的夹具与堵管试样装配后的截面图；

图2为图1中的局部放大图；

图3为本发明实施例中的夹具与堵管试样装配且堵管试样的下端部发生微形变后的截面图；

图4为图3中的局部放大图；

图5为本发明实施例中测试系统的示意图；

图6为本发明实施例中压力驱动器未增压状态下的截面图；

图7为本发明实施例中压力驱动器在增压状态下的截面图；

图8为本发明实施例3中具体实施例(1)的测试结果；

图9为本发明实施例3中具体实施例(2)的测试结果；

附图中，1.液位开关，2.空气过滤器，3.安全阀，4.比例漏流阀，5.分散器，6.油泵，7.电机，8.软管，9.单向阀，10.过滤器，11.液压油介质箱，12.液位计，13.排放阀，14.气动电磁阀，15.过滤器，16.软管，17.球阀，18.温度传感器，19.软管，20.油泵，21.电机，22.压缩机，23.冷却机，24.压力表，25.压力传感器，26.球阀，27.蓄能器，28.伺服阀，29.位移传感器，30.压力驱动器，31.压力表，32.压力传感器，33.空气压缩机，34.气体软管，35.气源三联体，36.球阀，37.球阀，38.球阀，39.气动电磁阀，40.气动电磁阀，41.气动电磁阀，42.气动电磁阀，43.气动电磁阀，44.球阀，45.球阀，46.球阀，47.球阀，48.球阀，49.压力控制器，50.压力控制器，51.压力控制器，52.压力控制器，53.压力控制器，54.球阀，55.球阀，56.球阀，57.球阀，58.球阀，59.压力表，60.压力表，61.压力表，62.压力表，63.压力表，64.压力传感器，65.压力传感器，66.压力传感器，67.压力传感器，68.压力传感器，69.密封圈，70.密封圈，71.密封圈，72.密封圈，73.密封圈，74.密封圈，75.高温炉，76.耐高温的玻璃管，77.空气过滤器，78.球阀，79.过滤器，80.填充泵，81.电机，82.液体介质箱，83.液位计，84.卸荷器，85.球阀，86.温度传感器，87.球阀，88.卸荷器，89.液位开关，X1.增压管道，X2.连通管道，X3.共用管道，X4.排空管道，X5.输油管道，X6.气体管道，X7.液体管道，X8.排油管道，100.堵管试样，101.堵头，102.密封焊，200.夹具，201.接头体，202.前卡套，203.后卡套，204.卡接螺母，205.第一卡接部，206.第二卡接部，207.抵板，208.介质孔，209.定位凸起，300.压力驱动器，301.壳体，302.活塞，303.第一腔体，304.第二腔体，305.弹性件，306.缓冲垫。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将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一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示，本实施例中的堵管密封性能测试用夹具200，依次包括套设在堵管外的接头体201、前卡套202、后卡套203和卡接螺母204，接头体201和卡接螺母204之间螺纹连接，前卡套202设置在堵管与接头体201之间，后卡套203设置在前卡套202与堵管之间，后卡套203的两端分别与前卡套202和卡接螺母204抵触，后卡套203用于在卡接螺母204的推动下插入前卡套202与堵管之间，前卡套202用于抵紧堵管并使堵管的侧壁发生形变。前卡套202和后卡套203均为锥形套。

接头体201包括用于将夹具200与试验设备连接的第一卡接部205以及用于与卡接螺母204连接的第二卡接部206，第二卡接部206的外侧用于与卡接螺母204螺纹连接，第二卡接部206的内侧设置有第一插入斜面，前卡套202的外侧面为与第一插入斜面配合的第二插入斜面。通过第一插入斜面和第二插入斜面的配合，使得堵管的侧壁与接头体201和前卡套202贴合并发生微形变。第一插入斜面与堵管轴心线之间的夹角小于第二插入斜面与堵管轴心线之间的夹角。通过第一插入斜面和第二插入斜面角度的不同，使得前卡套202插入第二卡接部206和堵管之间时，对堵管的侧壁作用使其发生形变。

卡接螺母204具有顶板和有顶板向下延伸的第三卡接部，第三卡接部用于与第二卡接部206螺纹连接。第二卡接部206上设置有外螺纹，第三卡接部上设置有内螺纹，通过螺纹连接拧紧接头体201和卡接螺母204并缩短二者之间的距离，使得后卡套203插入前卡套202的后端部，使得前卡套202倾斜并作用于堵管的侧壁使其发生形变。

第一卡接部205和第二卡接部206之间设置有抵板207，抵板207上开设有用于向堵管内通入介质的介质孔208。抵板207抵住堵管试样100未封口的一端，介质孔208与堵管内部贯通。堵管试样100的一端通过堵头101和密封焊102进行封堵，另一端与介质孔208连通。

前卡套202靠近后卡套203的一侧设置有第三插入斜面，后卡套203靠近前卡套202的一侧设置有第四插入斜面，第四插入斜面与堵管轴心线之间的夹角小于第三插入斜面与堵管轴心线之间的夹角。通过后卡套203推动前卡套202插入第一卡接部205与堵管之间，设置第三插入斜面和第四插入斜面的角度不同，使得在后卡套203插入前卡套202与堵管之间时，使得前卡套202的后端部向远离堵管的方向移动，通过第一插入斜面和第二插入斜面，使得前卡套202的前端部向靠近堵管的方向移动并对堵管的侧壁施加作用力，进而使得堵管的侧壁发生微形变。

后卡套203靠近卡接螺母204的一侧设置有定位凸起209，卡接螺母204上对应定位凸起209设置有定位槽。通过定位凸起209和定位槽的配合，保持后卡套203移动过程中的平稳，使得通过卡接螺母204能够推动后卡套203插入前卡套202和堵管之间。

本实施例中的堵管密封性能测试用夹具200，通过结构设置，使得将卡接螺母204与接头体201拧紧连接时，能够通过卡接螺母204抵紧后卡套203插入前卡套202与堵管试样100之间，在通过前卡套202的作用使得位于前卡套202与接头体201之间的堵管侧壁发生微形变，进而起到密封的作用，密封堵管与接头体201之间的缝隙，使得后续对堵管试样100进行密封性能试验的结果更加准确。

实施例2

如图5-7所示，本实施例的堵管密封性能测试系统，包括存放装置、加热装置、液体输送装置和气体输送装置、压力控制装置以及连接在各个部件之间的管道，存放装置用于放置堵管试样，加热装置用于对堵管试样进行温度控制，液体输送装置用于向管试样内填充液体，气体输送装置用于向堵管试样内填充气体，压力控制装置用于控制堵管试样内的压力。通过液体输送装置或气体输送装置向堵管试样中输送对应的介质并保持压力恒定，再通过压力控制装置增加堵管内的压力，实施测试。堵管试样与夹具装配后再装配在存放装置中，夹具可以采用前述的堵管密封性能测试用夹具。

本实施例中测试系统具有五个测试工位，可同时测量五个堵管样品；测试介质可是水或者气体，水是通过液体输送装置的填充泵提供(测试最高压力为200M Pa)，气体是由气体输送装置提供(测试最高压力为80M Pa)。

以下对各个部件的结构做详细说明：

1)压力控制装置

压力控制装置包括压力驱动器、用于驱动压力驱动器进行动作的驱动机构、压力控制器，压力控制器与压力驱动器之间设置有增压管道X1，压力控制器与存放装置之间设置有连通管道X2，压力控制器与液体输送装置和/或气体输送装置之间设置有共用管道X3，液体输送装置和/或气体输送装置通过压力控制器向连通管道X2内输送液体或气体。液体输送装置和气体输送装置均与共用管道X3连通，并通过阀门的控制实现液体或气体的输送。

压力控制器中包括左腔体、右腔体以及位于两个腔体之间的活塞。右腔体与连通管道X2连通，左腔体与增压管道X1连通，共用管道X3与右腔体连通。液体输送装置或气体输送装置向右腔体中输送液体或气体，并通过连通管道X2进入存放装置和堵管试样中。通过活塞的位置对压力进行控制，使得压力在一定范围内进行浮动。

如图6-7所示，压力驱动器300包括壳体301、设置在壳体内的腔体、设置在腔体内的活塞302和弹性件305，活塞将腔体分为与驱动机构连通的第一腔体303和与增压管道X1连通的第二腔体304，弹性件305设置在第二腔体304内，弹性件305的一端作用于活塞302上，弹性件305的另一端作用在壳体的端部上。驱动机构向第一腔体303内通入液压油，将活塞302向右推进，压缩弹性件，同时使得第二腔体304的体积减小，压缩增压管道X1中的液压油，推动压力控制器中的活塞302向右移动，进而压缩压力控制器的右腔体、连通管道X2以及堵管中的介质，达到增压的作用。当驱动机构停止工作后，活塞302在弹性件的弹性恢复力的作用下向远离增压管道X1的一侧移动。活塞302远离弹性件305的一端设置有缓冲垫306，活塞302上还设置有密封环、耐磨环等。

即压力控制器和压力驱动器的大体的原理是类似的。压力控制器中活塞的左侧腔体是液压油，与增压管道X1连通，右侧为液体或气体介质，与连通管道X2连通。压力驱动器的活塞的两侧均为液压油，左侧的第一腔体与驱动机构连通，右侧的第二腔体与增压管道X1连通。驱动机构向压力驱动器左侧的第一腔体注入液压油，推动活塞向右移动，压缩后侧的第二腔体、增压管道X1以及压力控制器左侧的左腔体中液压油的体积，进而推动压力控制器中的活塞向右移动，压缩压力控制器中右侧的右腔体、连通管道X2以及堵管内介质的体积，进而增加压力，对堵管的密封性能和承压能力进行测试。

驱动机构包括液压油介质箱、连通液压油介质箱与压力驱动器的输油管道X5以及依次设置在输油管道X5上的油泵、过滤器和伺服阀，伺服阀由电机带动转动。驱动机构用于向压力驱动器的第一腔体内输送液压油。通过伺服阀和压力驱动器将介质增压至试验压力，优选增压比值5:1。

本实施例中的驱动机构还设置有蓄能器、比例溢流阀和安全阀，蓄能器用于吸收液压系统压力波动，比例溢流阀用于远程控制液压站最大工作压力，安全阀用于限制液压站最大工作压力。

本实施例中的压力控制装置包括用于对液压油介质箱内的液压油(高温硅油)进行冷却的冷却机构，冷却机构包括冷却管路以及依次设置在冷却管路上的油泵、冷却机以及过滤器，冷却管路的两端均与液压油介质箱连通。由于液压油在驱动的时候温度会上升，影响压力控制的效果，所以设置冷却机构不断对液压油介质箱内的液压油进行冷却。

本实施例中的压力控制装置还包括连通在增压管道X1和液压油介质箱之间的排油管道X8，排油管道X8用于将增压管道X1内的液压油排至液压油介质箱，排油管道X8上设置有气动电磁阀。气动电磁阀与气体管道X6连通，通过气体输送装置对气动电磁阀进行开关控制。

2)气体输送装置

气体输送装置包括与共用管道X3连通的气体管道X6以及依次设置在气体管道X6上的空气压缩机、气源三联体和球阀，气源三联体一般由分水滤气器、减压阀、油雾器3部分组成。

3)液体输送装置

液体输送装置包括液体介质箱、用于将液体介质箱中的液体输送至共用管道X3内的液体管道X7以及依次设置在液体管道X7上的过滤器、填充泵和球阀，填充泵由电机带动运转。

压力控制器与液体介质箱之间还设置有排空管道X4，用于将压力控制器中的液体介质排出，排空管道X4与压力控制器的右腔体连通。

增压管道X1上设置有气动电磁阀，气动电磁阀的气动单元与气体管道X6连通，可以通过气体输送装置控制气动电磁阀的开关，实现对增压管道X1的通断控制。即本实施例中的气体输送装置有以下作用：给排油管道X8中的电磁阀供气控制其开关；给增压管道X1中、压力控制器的前端电磁阀供气；向压力控制器、连通管道X2以及堵管中提供气压。

本实施例在储存液压油的介质箱11和储存纯水的介质箱82中均装配了液位计12、83和温度传感器18、86，是为了保证液压油和纯水的量和温度，能满足测试泄露和设备的要求。

本实施例中的加热装置为高温炉，实现温度范围：常温～1200℃的控制，升温速率5～30℃/min；降温速度2～20℃/min；(常规风冷降温，降温速度＞10℃/min时需要通入低温惰性气体)。

本实施例的堵管承压密封性测试系统，具有结构合理、操控智能、安全可靠、测试精确、适应性强的优点，解决了现有技术中无法对高温高压环境下堵管密封性进行检测的问题；基于该测试系统的测试方法具有工艺简单、逻辑合理、可靠性高的优点。

实施例3

本实施例提供了一种根据上述的测试系统进行堵管密封性能测试的方法，包括如下步骤：

将堵管试样装配于存放装置中；

启动液体输送装置向堵管试样中输送液体，并维持压力恒定；或，启动气体输送装置向堵管试样中输送气体，并维持压力恒定；

启动压力控制装置使得堵管试样中的压力增加并直至堵管破损，完成测试。

本实施例中，堵管密封性能测试的方法具体包括如下步骤：

步骤一：装配堵管试样，组成测试单元。以密封焊堵管为例，具体过程为：

步骤101：首先将密封焊堵管测试试样(被测工件)依次装配卡接螺母、后卡套和前卡套，然后连接到接头体；并用手顺时针拧紧螺母，直至手动拧死螺母如图1-2所示；

步骤102：将测试单元的接头体夹持在台式虎钳上，用力矩扳手拧紧螺母，通过反作用在前卡套、后卡套、前卡套以及堵管测试试样，使得测试试样表面发生微变形，从而密封住被测工件，如图3-4所示。

步骤二：将测试单元安装在高温炉76中的圆盘式结构的工作台上。

步骤三：根据试验要求，给被测工件填充纯水或者大气，具体步骤如下：

填充水时：

步骤301：关闭球阀38、54、55、56、57、58和84，开启球阀44、45、46、47、48、78和85；

步骤302：开启电机81，驱动填充泵80，抽取介质箱82中的纯水，使得纯水通过球阀78、过滤器79以及86和44等球阀流入到压力控制器49、50、51、52和53，然后由3/8’不锈钢管线，经由59等压力表和64等压力传送器导入到被测工件中；

步骤303：将管路中的空气排净，同时检查管线接头及阀门等是否有泄露，若有泄露需立即加固至不泄露为止；

步骤304：通过填充泵80给被测工件缓慢增压，同时观察有无泄露现象，并时刻注意59等压力表和64等压力传送器的数值显示，待压力上升至0.5MPa，即可停止填充泵的填充；

步骤305；关闭球阀44、45、46、47、48、78和85。

填充大气时：

步骤301：关闭球阀36、37、54、55、56、57、58和85，开启球阀38、44、45、46、47和48；

步骤302：开启空气压缩机33，将压缩空气由气源三联体35，通过ND16钢管、38和44等球阀流入到压力控制器49、50、51、52和53，然后由3/8’不锈钢管线，经由59等压力表和64等压力传送器导入到被测工件中，同时检查管线接头及阀门等是否有泄露，若有泄露需立即加固至不泄露为止；

步骤303：通过气源三联体35给被测工件缓慢增压，同时观察有无泄露现象，并时刻注意59等压力表和64等压力传送器的数值显示，待压力上升至0.5MPa，即可停止空气压缩机和气体三联体的供气填充。

步骤304；关闭球阀38、44、45、46、47和48。

步骤四：首先将步骤二中圆盘式结构的工作台安装上耐高温的玻璃管，然后将该结构置于高温炉中，最后对高温炉进行密封。

步骤五：根据试验要求，给被测工件升温，具体步骤如下：

步骤501：在高温炉手动控制区域的温度控制设置高温炉控温程序参数，升温程序分为两阶段，第一段升温阶段设置为测试所需的温度T1，时间按照需求设置，第二段保温阶段设置时间为T2，T2≥30min；

步骤502：打开高温炉前将加热按钮，使高温炉按照所设置的控温程序进行升温。

步骤六：对介质箱11中液压油进行冷却。打开油泵20、电机21和冷却机23，使得介质箱中的油经由过滤器15和冷却机23冷却后，再回流到介质箱中，周而复始的循环进行。

步骤七：当高温炉内热电偶均到达温度T2后可进行密封性能试验，具体步骤如下：

步骤701：关闭球阀38，打开球阀13、36和37，开启空气压缩机33，将压缩空气由气体三联体35，通过ND16钢管、球阀37和φ10不锈钢薄壁管流入到电磁阀14、39、40、41、42和43气动单元，进而启动电磁阀14、39、40、41、42和43。

步骤702：将压力驱动器30的溢流阀参数，即增压缸比值设置为5:1，打开电机7、油泵6、伺服阀28以及压力驱动器30，液压油通过管路系统及电磁阀，流到压力控制器49、50、51、52和53，推动压力控制器找那个活塞块挤压右侧测试管路部分水或气体介质，从而给被测工件加压，该过程中压力随时间变化读书由压力传感器64、65、66、67和68记录。

步骤703：当压力加到一定数值时，被测工件的密封处爆开或泄露，压力瞬间降低，系统识别已完成密封测试，电磁阀39、40、41、42和43自动停止；

步骤704：手动关闭电机7、油泵6、伺服阀28、压力驱动器30、电机21、油泵20以及冷却机23、空气压缩机33和气体三联体35。

步骤八：到高温炉操作面板侧关闭加热按钮，开启冷却风机按钮，高温炉进行降温。

步骤九：高温炉内温度降至常温后，打开炉门，拆卸测试单元。

上述实施例2和3中建立了一种堵管承压密封性测试系统及其测试方法，完善了堵管测试的理论依据及手段。以此基础，可以堵管的焊接工艺或机械堵头设计进行研究和升级，使得堵管技术更加精确科学，为维修行动提供支撑，实现对维修策略的触发，大大减少决策时间，节省电站停堆维修关键路径，能够有效、合理的实施维修，有利于提高核安全管理的效率和安全水平。以下以两个具体实施例做进一步说明：

具体实施例(1)

本实施例的堵管试样是φ19.05mm、壁厚为1.01mm镍基合金管，采用机械辊涨式堵管，需要测试温度温度在320℃条件下的堵管爆破压力。所测试的压力随时间变化曲线见图5，由图可知该机械辊涨式堵管的爆破压力为69.10MPa。

具体实施例(2)

本实施例的堵管试样是φ20mm、壁厚为2mm铬钼合金钢管，采用自动焊接式堵管，需要测试该堵管焊缝在650℃温度条件下耐内压为103.8MPa所能维持不泄露的时间。测试的压力随时间变化曲线见图6，由图可知堵管焊缝的在内压103.8MPa下所维持的时间约为115秒。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种堵管密封性能测试用夹具，其特征在于，依次包括套设在堵管外的接头体、前卡套、后卡套和卡接螺母，所述接头体和卡接螺母之间螺纹连接，所述前卡套设置在所述堵管与接头体之间，所述后卡套设置在所述前卡套与堵管之间，所述后卡套的两端分别与所述前卡套和卡接螺母抵触，所述后卡套用于在所述卡接螺母的推动下插入所述前卡套与堵管之间，所述前卡套用于抵紧所述堵管并使所述堵管的侧壁发生形变。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述接头体包括用于将所述夹具与试验设备连接的第一卡接部以及用于与所述卡接螺母连接的第二卡接部，所述第二卡接部的外侧用于与所述卡接螺母螺纹连接，所述第二卡接部的内侧设置有第一插入斜面，所述前卡套的外侧面为与所述第一插入斜面配合的第二插入斜面。

3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述第一插入斜面与堵管轴心线之间的夹角小于所述第二插入斜面与堵管轴心线之间的夹角。

4.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述第一卡接部和第二卡接部之间设置有抵板，所述抵板上开设有用于向所述堵管内通入介质的介质孔。

5.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于，所述前卡套靠近所述后卡套的一侧设置有第三插入斜面，所述后卡套靠近所述前卡套的一侧设置有第四插入斜面，所述第四插入斜面与堵管轴心线之间的夹角小于所述第三插入斜面与堵管轴心线之间的夹角。

6.根据权利要求5所述的夹具，其特征在于，所述后卡套靠近所述卡接螺母的一侧设置有定位凸起，所述卡接螺母上对应所述定位凸起设置有定位槽。

7.一种堵管密封性能测试系统，其特征在于，包括存放装置、加热装置、液体输送装置和/或气体输送装置、压力控制装置以及连接在各个部件之间的管道，所述存放装置用于放置堵管试样，所述加热装置用于对堵管试样进行温度控制，所述液体输送装置用于向管试样内填充液体，所述气体输送装置用于向堵管试样内填充气体，所述压力控制装置用于控制堵管试样内的压力。

8.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述压力控制装置包括压力驱动器、用于驱动所述压力驱动器进行动作的驱动机构、压力控制器，所述压力控制器与所述压力驱动器之间设置有增压管道，所述压力控制器与所述存放装置之间设置有连通管道，所述压力控制器与液体输送装置和/或气体输送装置之间设置有共用管道，所述液体输送装置和/或气体输送装置通过所述压力控制器向所述连通管道内输送液体或气体。

9.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述气体输送装置包括与所述共用管道连通的气体管道以及依次设置在所述气体管道上的空气压缩机和气源三联体。

10.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述液体输送装置包括液体介质箱、用于将所述液体介质箱中的液体输送至所述共用管道内的液体管道以及依次设置在所述液体管道上的过滤器、填充泵。

11.根据权利要求10所述的测试系统，其特征在于，所述压力控制器与所述液体介质箱之间还设置有排空管道，用于将所述压力控制器中的液体介质排出。

12.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述增压管道上设置有气动电磁阀，所述气动电磁阀的气动单元与所述气体管道连通。

13.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述压力驱动器包括壳体、设置在壳体内的腔体、设置在所述腔体内的活塞和弹性件，所述活塞将所述腔体分为与所述驱动机构连通的第一腔体和与所述增压管道连通的第二腔体，所述弹性件设置在所述第二腔体内，所述弹性件的一端作用于所述活塞上，所述弹性件的另一端作用在所述壳体的端部上。

14.根据权利要求13所述的测试系统，其特征在于，所述驱动机构包括液压油介质箱、连通所述液压油介质箱与所述压力驱动器的输油管道以及依次设置在所述输油管道上的油泵和伺服阀，所述驱动机构用于向所述压力驱动器的第一腔体内输送液压油。

15.根据权利要求14所述的测试系统，其特征在于，所述压力控制装置包括用于对所述液压油介质箱内的液压油进行冷却的冷却机构，所述冷却机构包括冷却管路以及依次设置在所述冷却管路上的油泵、冷却机以及过滤器，所述冷却管路的两端均与所述液压油介质箱连通。

16.根据权利要求14所述的测试系统，其特征在于，包括连通在所述增压管道和液压油介质箱之间的排油管道，所述排油管道用于将所述增压管道内的液压油排至液压油介质箱，所述排油管道上设置有气动电磁阀。

17.一种根据权利要求7-16任意一项所述的测试系统进行堵管密封性能测试的方法，其特征在于，测试方法包括如下步骤：

将堵管试样装配于存放装置中；

启动液体输送装置向堵管试样中输送液体，并维持压力恒定；或，启动气体输送装置向堵管试样中输送气体，并维持压力恒定；

启动压力控制装置使得所述堵管试样中的压力增加并直至堵管破损，完成测试。

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