CN115575318A - 一种测试复合管整管抗起泡性能的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合管性能测试技术领域，具体涉及一种测试复合管整管抗起泡性能的试验装置。一种测试复合管整管抗起泡性能的装置，主要由配气系统、试验液加注系统、测试系统组成；所述的配气系统、试验液加注系统分别与被测复合管道的输入端连接；所述测试系统包括与被测复合管道连接的压力测量装置。本发明的装置，能够模拟复合管整管在高温高压等复杂应用环境中的使用状态，相比于现有技术仅对复合管内层材料进行渗透性测试，试验结果更贴合实际，试验数据更有说服力。能够模拟复合管道突然泄压后，内衬层起泡、鼓包、分层等失效形式。对于试验中用到的有毒有害气体设置了气体回收装置，降低试验对环境的污染。
Description
技术领域
本发明属于复合管性能测试技术领域，具体涉及一种测试复合管整管抗起泡性能的试验装置。
背景技术
纤维增强复合管具有耐腐蚀、膨胀系数小、减磨耐磨、成本低、运行维护简单等优点，是非常好的金属管代替材料。随着市场经济的迅速发展，目前，已广泛应用于采油、采气、集输、注水、燃气输送等领域中。纤维增强复合管一般由外层保护层、中间增强层和聚合物内衬层组成。使用过程中，内层与输送介质接触，介质中的气体小分子在压差作用下，通过吸附、扩散等行为渗入管壁内部，经过一段时间积累后，管壁内积聚的气体压力与输送介质压力相当，趋于平衡。当紧急停工或管道发生泄漏导致管道内部压力突然降低，管壁内积累的气体迅速膨胀，造成管道聚合物内层坍塌、内层与增强层以及增强层与外保护层之间分层，进而降低了管道承载能力，诱发管道破裂泄漏事故。
目前，专利文献WO2013143028A1、WO2012100630A1、CN101246095B、CN106644886A等公布了材料气体渗透率的测试装置及方法，但这些装置都是针对材料级的薄膜试样，无法进行整管测试，且测试条件一般为低压（小于0.2MPa压差）、低温（小于100℃），无法模拟复合管道实际运行工况和失效形式。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种以整管为测试对象、能够模拟复合管道实际运行工况和管道突然泄压后内衬层鼓包、分层等失效形式、用于测试复合管抗渗透性、评价复合管整管的抗起泡性能的测试装置和方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种测试复合管整管抗起泡性能的装置，主要由配气系统、试验液加注系统、测试系统组成；所述的配气系统、试验液加注系统分别与被测复合管道的输入端连接；所述测试系统包括与被测复合管道连接的压力测量装置。
作为本发明的一种优选方式，所述的配气系统包括试验气增压管路和空气供给管路，为实验测试系统提供所需气体介质。
进一步优选地，所述的试验气增压管路主要包括依次连接的气体介质瓶组、气体管路、气体增压泵；所述气体管路上设置阻火器、和控制气路通断、大小的受控组件、多种传感器。
进一步优选，所述的配气系统还包括与控制系统连接的送风机、排风机和气体检测仪。
进一步优选地，所述的气体介质瓶组通过两条支路与所述的气体增压泵连接，其中一条支路上设有配气罐；所述配气罐用于混合气体的混匀；另一条支路用于单组分气体的输送。
进一步优选地，所述的空气供给管路主要包括空压机，所述空压机通过气体管路与气体增压泵连接。
进一步优选地，所述的试验液加注系统主要包括试验溶液桶、加液泵、流量计、液体管路；加液泵一端与试验溶液桶相连，另一端通过液体管路连接被测复合管。
进一步优选地，还包括恒温环境调节系统，所述恒温环境调节系统主要由水箱、电加热器组成，所述水箱通过管道与补水装置连接，水箱上设置与控制系统连接的远传液位计和远传温度计，所述被测复合管置于所述水箱内。
进一步优选地，还包括尾气吸收系统，所述尾气吸收系统与被测复合管的输出端连接；所述尾气吸收系统包括多个串联的尾气吸收罐，尾气吸收罐的底部设有进气口和吸收液排出口，顶部设置尾气出口管路、吸收液进口；最末端的尾气吸收罐的尾气出口管道上设置尾气分析仪和管道阻火器。
进一步优选地，所述尾气吸收罐底部的进气口连接气体分布器；罐体上还设有远传压力表和液位计。
进一步优选地，还包括控制系统，所述控制系统与多种传感器和控制组件、气体检测传感器连接，用于控制各种传感器、控制组件、气体检测传感器的工作。
本发明的测试复合管整管抗起泡性能的试验装置，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.能够模拟复合管整管在高温高压等复杂应用环境中的使用状态，相比于现有技术仅对复合管内层材料进行渗透性测试，试验结果更贴合实际，试验数据更有说服力。
2.试验介质可以是单组分试验气、混合介质实验气体、液体或气液两相介质。
3.能够模拟复合管道突然泄压后，内衬层起泡、鼓包、分层等失效形式。
4.对于试验中用到的有毒有害气体设置了气体回收装置，降低试验对环境的污染。
5.气体管路中所设置的阻火器，具有防止回火的作用，提高试验装置的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的测试复合管整管抗起泡性能的试验装置的整体结构图；
图2为配气系统的结构图；
图3为尾气吸收系统结构图；
图4为试验液加注系统及测试系统结构图；
图中， 1、气体介质瓶组；2、第一气体管路；3、电磁阀；4、第一就地压力表；5、第一压力调节阀；6、第二压力调节阀；7、第三压力调节阀；8、配气罐；9、压力控制阀；10、第一阻火器；11、电磁阀；12、增压泵；13、截止阀；14、第二就地压力表；15、高压软管；16、电加热器；17、远传温度计；18、远传液位计； 19、排空阀；20、第一电磁阀；21、第一远传压力表；22、待测复合管道一；23、待测复合管道二；24、第二电磁阀；25、尾气进气管路控制阀；26、气体分布器；27、第一液位计；28、一次尾气吸收罐；29、第二远传压力表；30、吸收液进口；31、尾气出口管路；32、第二液位计；33、二次尾气吸收罐；34、第三远传压力表；35、分析仪表；36、第二阻火器；37、控制阀；38、第二吸收液排出口；39、实验溶液桶；40、加液泵；41、液体管路；42、补水泵；43、补水桶；44、送风机；45、排风机；46、气体检测仪；47、空压机；48、第二气体管路；49、水箱；50、排液阀；51、第一吸收液排出口；52、流量计。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
本发明提供的测试复合管整管抗起泡性能的试验装置，如图1所示，主要由配气系统、试验液加注系统、恒温环境调节系统、测试系统、尾气吸收系统和控制系统构成。
配气系统主要包括试验气增压管路和空气供给管路，为测试系统提供所需的气体介质。
试验气增压管路主要包括气体介质瓶组1、第一气体管路2、第一阻火器10和气体增压泵12，第一气体管路2上设置多种传感器和控制气路通断大小的受控组件，传感器和受控组件与控制系统相连。
气体介质瓶组1用于存储各种试验气体，通过高压软管与第一气体管路2连接，然后依次串联电磁阀3、第一就地压力表4、第一阻火器10、电磁阀11、气体增压泵12，经气体增压泵12增压至指定压力后接入试验测试系统。
其中，如图2所示，第一就地压力表4后方的第一气体管路2分为两个支路，其中一个支路上设有第一压力调节阀5，该支路直接与气体增压泵12连接，用于将单组分的气体介质输送至测试系统。另一条支路上依次设有第二压力调节阀6、配气罐8和第三压力调节阀7，之后与气体增压泵12连接，用于输送混合气体介质，其中配气罐8用来使不同的气体混合均匀。配气罐8设置了具有报警、记录功能的压力控制阀9，若配气罐8压力过高，控制阀9自动报警。同时通过控制系统自动调节第二压力调节阀6和第三压力调节阀7的开度大小，调节配气罐8的压力。
该两条支路的切换通过第一压力调节阀5和第二压力调节阀6控制。当使用混合试验气体管路时，第二压力调节阀6为“开”的状态，第一压力调节阀5为“关”的状态。当使用单组分试验气路时，第二压力调节阀6为“关”的状态，第一压力调节阀5为“开”的状态。
空气供给管路可用于调节试验气体浓度和试验装置管路吹扫，主要包括空压机47，空压机47通过第二气体管路48与气体增压机12连接。
配气系统还配备有气体检测仪46，若配气系统发生气体泄漏，将引发气体检测仪46发出报警信号，并通过控制系统自动切断电磁阀3，控制送风机44和排风机45、空压机47的开度进行调节，避免事故灾难发生。
试验液加注系统为试验测试系统提供液相试验介质，主要包括试验溶液桶39、加液泵40、流量计52、液体管路41。加液泵40一端与试验溶液桶39相连，另一端与液体管路41相连，液体管路41上连接流量计52，液体管路41另一端接待测复合管道一22或者待测复合管道二23。加液泵40的受控端与控制系统相连。
恒温环境调节系统为实验测试系统提供恒温测试环境，主要由水箱49、电加热器16、远传温度计17、远传液位计18、补水泵42、补水桶43等构成，可根据试验要求自动调节水箱里的水的温度。其中，远传液位计18具有记录和报警功能，若液位超出设定范围，可发出报警信号，同时通过控制系统关停补水泵42。
如图4所示，试验测试系统包括待测复合管输入端依次串联的第一远传压力表21、第一电磁阀20。试验测试系统以待测复合管整管作为被测试样，根据复合管实际使用条件，向待测复合管中注入试验气体和/或试验液，在设定的温度和压力等条件下，保压预定时间段，然后对复合管进行快速泄压，泄压速率不小于6.9MPa/min，用于评价复合管材的抗起泡性能。
如图1和图4所示，待测复合管一22输入端依次串联第一远传压力表21、第一电磁阀20后与配气系统和/或试验液加注系统相接；待测复合管道一22输出端串联第二电磁阀24后接入尾气吸收系统。其中第一远传压力表21具有记录和报警功能，当压力超出正常范围时，将信号传送到控制系统，控制系统自动调节气路上各控制组件，使被测复合管内压力保持稳定。第一电磁阀20节点前并联通向尾气吸收系统且带有控制阀的管路19，主要用于回收配气系统管路内残余的有毒有害气体，防止环境污染。第二电磁阀24节点前并联带有控制阀的管路50，主要用于回收实验管道内残余的试验液。
如图3所示，尾气吸收系统主要由一次尾气吸收罐28和二次尾气吸收罐33组成。一次尾气吸收罐28的底部设置有与试验测试系统相连的进气管路控制阀25、气体分布器26和第一吸收液排出口51。顶部设置尾气出口管路31、吸收液进口30和第二远传压力表29。罐体设置第一液位计27。二次尾气吸收罐33设置控制阀37、第二吸收液排出口38、第二液位计32、第三远传压力表34、分析仪表35、第二阻火器36等。其中分析仪表35用于分析排放尾气是否合格。
控制系统包括计算机，计算机与装置中的多种传感器和控制组件、气体泄漏报警器、仪器仪表等连接，用于控制他们的启停、开度大小等。
利用本发明的试验装置测试复合管整管抗起泡性能的方法为：将待测复合管道一22整管接入试验测试系统，经过密封测试试验后，根据使用工况，调节测试系统水箱温度，达到试验温度，选择试验气体和/或试验液，注入待测复合管道一22，并增压至预定压力，待温度和压力都稳定后，保持温度和压力不变，开始计时实验，达到预定实验周期后，对被测复合管进行快速泄压，泄压速率不小于6.9MPa/min。用安全气体对整个系统进行彻底吹扫后，取出试样，观察试样内壁是否有鼓泡或内衬层坍塌。
试验结束后，试验气由尾气进气管路控制阀25进入气体分布器26后均匀排入一次尾气吸收罐28内的吸收液中，其中有毒有害气体与吸收液充分反应，减少环境污染，提高装置的安全环保性。经吸收液洗净后的试验气进入尾气出口管路31，再进入二次尾气吸收罐33内。通过分析仪表35分析排放尾气是否合格，并将分析结果反馈到控制系统，用于调节尾气吸收系统。
Claims (11)
1.一种测试复合管整管抗起泡性能的装置，主要由配气系统、试验液加注系统、测试系统组成；其特征在于：所述的配气系统、试验液加注系统分别与被测复合管道的输入端连接；所述测试系统包括与被测复合管道连接的压力测量装置。
2.根据权利要求1所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：所述的配气系统包括试验气增压管路和空气供给管路，为实验测试系统提供所需气体介质。
3.根据权利要求2所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：所述的试验气增压管路主要包括依次连接的气体介质瓶组、气体管路、气体增压泵；所述气体管路上设置阻火器、和控制气路通断、大小的受控组件、多种传感器。
4.根据权利要求2所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：所述的配气系统还包括与控制系统连接的送风机、排风机和气体检测仪。
5.根据权利要求3所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于： 所述的气体介质瓶组通过两条支路与所述的气体增压泵连接，其中一条支路上设有配气罐；所述配气罐用于混合气体的混匀；另一条支路用于单组分气体的输送。
6.根据权利要求3所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：所述的空气供给管路主要包括空压机，所述空压机通过气体管路与气体增压泵连接。
7.根据权利要求1所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：所述的试验液加注系统主要包括试验溶液桶、加液泵、流量计、液体管路；加液泵一端与试验溶液桶相连，另一端通过液体管路连接被测复合管。
8.根据权利要求1所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：还包括恒温环境调节系统，所述恒温环境调节系统主要由水箱、电加热器组成，所述水箱通过管道与补水装置连接，水箱上设置与控制系统连接的远传液位计和远传温度计，所述被测复合管置于所述水箱内。
9.根据权利要求1所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：还包括尾气吸收系统，所述尾气吸收系统与被测复合管的输出端连接；所述尾气吸收系统包括多个串联的尾气吸收罐，尾气吸收罐的底部设有进气口和吸收液排出口，顶部设置尾气出口管路、吸收液进口；最末端的尾气吸收罐的尾气出口管道上设置尾气分析仪和管道阻火器。
10.根据权利要求7所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：所述尾气吸收罐底部的进气口连接气体分布器；罐体上还设有远传压力表和液位计。
11.根据权利要求1-10任一项所述的测试复合管整管抗起泡性能的装置，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统与多种传感器和控制组件、气体检测传感器连接，用于控制各种传感器、控制组件、气体检测传感器的工作。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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