JP2016180745A - 管材の外圧負荷試験機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図1(a)は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図1(b)は蓋を示す図、図1(c)は圧力容器を示すB−B断面図である。図1(b)は、図1(a)のA−A位置から蓋を観察した図である。図1(a)には、試験対象の管材31と、外圧負荷試験機10とを示す。その管材31は、油井管に用いられる継目無し鋼管のねじ継手であり、鋼管同士がカップリングによって連結されたものである。試験対象の管材31は、カップリングを用いないねじ継手でもよく、ねじ継手に限られず、例えば継手部以外の管材でもよい。
(1)試験終了後、圧力容器11内の空間に加圧液体が注入されている状態で、圧力容器11の冷却路21a〜21dに冷却媒体を流通させる。これにより、高温の圧力容器11が直接冷却され、熱伝導に伴い、圧力容器11内の空間の加圧液体および管材31が間接的に冷却される。
(2)管材31の温度が取り出し可能な温度に到達した後、冷却路21a〜21dへの冷却媒体の供給を停止するとともに、圧力容器11内の空間から加圧液体を排出する。
(3)加圧液体の排出終了後、管材31を取り出す。
高温環境での管材の外圧負荷試験は、実際には、管材を所定の温度まで加熱する加熱工程、管材を所定の温度に加熱した状態で管材に外圧を負荷する試験工程、及び管材を冷却する冷却工程の順に進行する。従って、実質的な試験時間は、加熱工程に要する加熱時間、試験工程に要する試験時間、及び冷却工程に要する冷却時間の合計で決まる。第1実施形態は、特に冷却時間の短縮に着目したものである。以下、加熱時間の短縮に着目し、試験時間を総合的に短縮できる試験機を説明する。
第3実施形態の外圧負荷試験機は、第2実施形態の外圧負荷試験機を変形したものである。第3実施形態の外圧負荷試験機では、圧力容器の周壁に冷却路と補助加熱装置を収容する孔とを備え、この孔には補助加熱装置が挿入される。第3実施形態の外圧負荷試験機のその他の構成は、第1実施形態の外圧負荷試験機と同じである。
第4実施形態の外圧負荷試験機では、第1実施形態の外圧負荷試験機に切替装置が追加される。第4実施形態の外圧負荷試験機のその他の構成は、第1実施形態の外圧負荷試験機と同じである。
本発明例1では、前記図3に示す試験機を用い、180℃で外圧負荷試験を想定した解析を行った。試験終了後、圧力容器11内の空間に加圧液体が注入されている状態で、圧力容器11の冷却路21a〜21pに冷却媒体を流通させ、管材31が50℃になるまで冷却した。
図7は、実施例1の解析結果を示す図である。図7は、冷却路の冷却媒体の流量(l/min)と、管材の冷却時間(min)との関係を示す。図7中、○印は本発明例1、×印は本発明例2、及び●印は本発明例3それぞれの解析結果を示す。図7より、本発明例1〜3では、管材の冷却時間が3時間以下となった。一方、比較例1では、管材の冷却時間が9時間以上であった。これらから、圧力容器に冷却路を設けることにより、管材31の冷却時間を大幅に削減できることが明らかになった。
本発明例4では、前記図5に示す試験機60を用い、180℃での外圧負荷試験を想定した管材の加熱試験を行った。補助加熱装置63はカートリッジヒータであった。カートリッジヒータの直径は16mmで、長さは2140mmであった。カートリッジヒータの容量は、1本当たり3.5kWであった。圧力容器61の8ヶ所の孔64にそれぞれカートリッジヒータを収容した。具体的には、カートリッジヒータの配置は、圧力容器の周壁の高さ方向の中心CLの上側に2本、下側に4本、中心に2本それぞれ配置した。加熱試験中、全てのカートリッジヒータは同じ出力に設定された。加圧液体14は、油であった。
図8及び図9は、実施例2の試験結果を示す図である。これらの図のうち、図8は比較例2の実験結果を示す。図9は本発明例4の実験結果を示す。図8及び図9の横軸は、加熱時間(h)を示し、縦軸は温度(℃)を示す。図8及び図9中、実線はP1(圧力容器上部)の位置、破線はP2(圧力容器下部)の位置、一点鎖線はP3(圧力容器の上側の加圧液体)の位置、及び二点鎖線はP4(圧力容器の下側の加圧液体)の位置それぞれの計測結果を示す。
11a:第1端面、 11b:第2端面、 11c:プラグ、 11d:供給口、
11e:排出口、 12、42、62、72:蓋、 12a:貫通穴、
12b:ピッチ円、 14:加圧液体、 15:ボルト、 16:加熱装置、
21、21a〜21p:圧力容器の冷却路、 22:冷媒供給流路、
23:冷媒排出流路、 24a〜24g:戻し流路、 31:管材、
63:補助加熱装置、64:孔
81:切替装置
Claims (9)
- 管材の外圧負荷試験機であって、
前記外圧負荷試験機は、
前記管材の中間部を収容するとともに、加圧液体が注入される円筒形状の圧力容器と、
前記圧力容器の両端に取り付けられ、かつ、前記管材の端部を突出させる貫通穴を有する一対の蓋と、
前記圧力容器の外周を包囲し、前記管材を加熱する加熱装置と、を備え、
前記圧力容器の周壁は、冷却媒体が流通する冷却路を有する、管材の外圧負荷試験機。 - 請求項1に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記外圧負荷試験機は、
前記蓋を前記圧力容器に取り付けるため、前記圧力容器の周方向に沿って配置される複数のボルトをさらに備え、
前記複数のボルトの中心は、同一円上に位置し、
前記冷却路は、前記圧力容器の軸方向に沿って伸びるとともに、前記円の外側に位置する、管材の外圧負荷試験機。 - 請求項2に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記冷却路のうちで前記圧力容器の中心に最も近い部分から前記圧力容器の中心までの距離が、前記ボルトのうちで前記圧力容器の中心に最も遠い部分から前記圧力容器の中心までの距離よりも小さい、管材の外圧負荷試験機。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記圧力容器の前記周壁は、加熱媒体が流通する加熱路を少なくとも1つ有する、管材の外圧負荷試験機。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記外圧負荷試験機は、補助加熱装置を備え、
前記圧力容器の前記周壁は、前記補助加熱装置を収容する孔を少なくとも1つ有する、管材の外圧負荷試験機。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記冷却路が複数設けられ、
前記冷却路の少なくとも1つに、その冷却路に導入する媒体を前記冷却媒体と加熱媒体とに切り替える切替装置が接続される、管材の外圧負荷試験機。 - 請求項4に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記加熱路は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される、管材の外圧負荷試験機。 - 請求項5に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記補助加熱装置を収容する前記孔は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される、管材の外圧負荷試験機。 - 請求項6に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記切替装置が接続される前記冷却路は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される、管材の外圧負荷試験機。
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CN115683886A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-02-03 | 四川鑫跃鑫科学仪器有限公司 | 压力容器检测装置 |
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2015
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