一种核级管道标准支吊架试验工装以及试验方法与流程

本发明涉及核电厂核级管道支吊架领域，具体涉及一种核级管道标准支吊架试验工装及试验方法。

背景技术：

管道支吊架是核电工程管道系统的重要组成部分，是核电厂管道系统安全运行的重要保障。管道支吊架布置是否合理、结构选型是否恰当、质量是否可靠，直接影响到管道在不同工况下的应力状态，进而影响核电站的安全运行及使用寿命。同时，由于管道支吊架数量巨大，是否采用标准化的支吊架产品对工程建设进度和造价均有重要影响。

核级典型管道支吊架包括三种，分别是PL支吊架(即承重功能支吊架)、GL支吊架(即轴向导向功能支吊架)以及CB支吊架(即三向约束功能支吊架)，其中GL支吊架在核级管道中使用最为普遍，同时使用量也最大。

随着技术的进步，新的管道支吊架型式也越来越多，但需要经过满足规范的设计以及试验验证，方能成为标准化支吊架，才能真正在项目中应用，因此，支吊架的试验工装及其试验方法对支吊架标准化验证有着重要影响。而现今世界通用的RCC-M(即，压水堆核岛机械设备设计和建造规则)中只规定了标准支吊架的设计要求以及试验验收准则，但没有规定具体的试验工装及其试验方法。

因此，有必要提供一种能以RCC-M的设计要求和试验验收准则为基础，根据核级管道支吊架要求来开展的核级管道支吊架试验的装置与方法，从而快速、有效的得到与验收准则对应的试验数据，从而判断该标准支吊架的合规性。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明以RCC-M的设计要求和试验验收准则为基础，根据核级管道轴向导向功能支架要求，提出了一种新的、针对GL支吊架的试验工装及试验方法，可以快速有效的根据RCC-M规范的要求开展试验，得到与验收准则对应的试验数据，从而判断该标准支架的合规性。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，提供一种核级管道标准支吊架试验工装，包括试验主台架，固定于地面，还包括工装组件，所述工装组件可调节地安装在所述试验主台架上，用于安装支架管夹；管道模拟体，其穿过所述支架管夹；刚性连接块，可拆卸地连接在所述管道模拟体的两端；作动器组件，所述作动器组件的一端可拆卸地连接所述刚性连接块，所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体，以对所述支架管夹进行不同方向的载荷实验。

优选的，所述工装组件包括调整连接板，所述调整连接板可拆卸地连接在所述试验主台架上；所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体，以对所述支架管夹进行载荷方向与水平方向呈90°的载荷实验。

优选的，所述工装组件包括调整连接板以及△型工装；所述△型工装整体为直角三角形，包括两个直角边板与一个斜板，用于可拆卸地连接所述调整连接板。

优选的，所述调整连接板可拆卸地安装在所述△型工装的斜板上；所述△型工装的任一所述直角边板可拆卸地连接在所述试验主台架上；所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体，以对所述支架管夹进行载荷方向与水平方向呈45°的载荷实验。

优选的，所述调整连接板可拆卸地连接在所述△型工装的任一所述直角边板上；另一所述直角边板可拆卸的连接在所述试验主台架上；所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体，以对所述支架管夹进行载荷方向与水平方向呈0°的载荷实验。

优选的，所述支架管夹安装在所述调整连接板上。

优选的，所述支架管夹用于对所述管道模拟体进行轴向导向，其包括上管夹体和与所述上管夹体可拆卸地连接的下管夹体；所述上管夹体和下管夹体之间形成有用于部分地容纳并穿设所述管道模拟体的管夹孔，所述管道模拟体通过所述管夹孔可活动地穿过所述支架管夹；所述下管夹体下还设置有与所述下管夹体可拆卸地连接的支架。

优选的，所述上管夹体、下管夹体以及支架两端均设有螺栓孔，螺栓穿过上述螺栓孔后与螺母配合，将所述上管夹体、下管夹体以及支架进行可拆卸地连接。

优选的，所述作动器组件包括MTS作动器、刚性拉杆以及底座；所述MTS作动器底部固定连接有底座；所述底座与所述刚性拉杆活动连接，用于调节所述MTS作动器的高度，以此来满足不同方向的载荷试验所需。

优选的，所述刚性连接块包括第一连接块和第二连接块，所述第一连接块和第二连接块上分别设有第一通孔和第二通孔；所述管道模拟体穿过所述支架管夹后，其两端分别穿设于所述第一通孔和第二通孔内。

优选的，所述刚性拉杆包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一连接块和第二连接块分别可拆卸地连接所述第一拉杆和第二拉杆。

优选的，所述底座上设有通孔，所述第一拉杆和第二拉杆上设有外螺纹，待所述第一拉杆和第二拉杆穿过所述底座上的通孔后，通过与所述外螺纹配合的螺母将所述第一拉杆和第二拉杆与所述底座进行活动连接，通过调整所述外螺纹与螺母的相对位置来调节所述MTS作动器的高度，以此来满足不同方向的载荷试验所需。

优选的，所述的可拆卸地连接均通过螺母以及与螺母配合的螺栓来实现。

另一方面，还提供一种核级管道标准支吊架试验方法，包括如下步骤，

S1、安装：设置试验主台架，将其固定于地面；设置工装组件，将所述工装组件可调节地安装在所述试验主台架上；试验用的支架管夹安装于所述试验主架台上；试验用的管道模拟体穿过所述支架管夹；还设置刚性连接块和作动器组件，所述刚性连接块可拆卸地连接在所述管道模拟体的两端；所述作动器组件的一端可拆卸地连接所述刚性连接块，用于通过所述刚性连接块对所述管道模拟体施加竖直方向上的作用力，以对所述支架管夹进行不同方向的载荷实验；

S2、预加载：对所述作动器组件进行调试，并消除所述试验主台架与地面、工装组件与试验主台架、支架管夹与管道模拟体、刚性连接块与管道模拟体、刚性连接块与作动器组件之间的间隙；

S3、受力测量：所述作动器组件通过所述刚性连接块对所述管道模拟体缓慢加载0-5倍许用载荷，至少保持5分钟，在此过程中测量所述支架管夹的变形和应变；

S4、卸载：卸除在所述管道模拟体上的许用载荷，并进行零读数；

S5、合格性评定：检验所述支架管夹的缺陷变化情况，并作出评定。

优选的，步骤S1中，所述工装组件包括调整连接板，所述调整连接板可拆卸地连接在所述试验主台架上；所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体，以对所述支架管夹进行载荷方向与水平方向呈90°的载荷实验。

优选的，步骤S1中，所述工装组件包括调整连接板以及△型工装；所述△型工装整体为直角三角形，包括两个直角边板与一个斜板，用于可拆卸地连接所述调整连接板。

优选的，所述调整连接板可拆卸地安装在所述△型工装的斜板上；所述△型工装的任一所述直角边板可拆卸地连接在所述试验主台架上；所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体，以对所述支架管夹进行载荷方向与水平方向呈45°的载荷实验。

优选的，所述调整连接板可拆卸地连接在所述△型工装的任一所述直角边板上；另一所述直角边板可拆卸的连接在所述试验主台架上；所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体，以对所述支架管夹进行载荷方向与水平方向呈0°的载荷实验。

优选的，所述支架管夹安装在所述调整连接板上。

优选的，所述支架管夹用于对所述管道模拟体进行轴向导向，其包括上管夹体和与所述上管夹体可拆卸地连接的下管夹体；所述上管夹体和下管夹体之间形成有用于部分地容纳并穿设所述管道模拟体的管夹孔，所述管道模拟体通过所述管夹孔可活动地穿过所述支架管夹；所述下管夹体下还设置有与所述下管夹体可拆卸地连接的支架。

优选的，所述上管夹体、下管夹体以及支架两端均设有螺栓孔，螺栓穿过上述螺栓孔后与螺母配合，将所述上管夹体、下管夹体以及支架进行可拆卸地连接。

优选的，所述作动器组件包括MTS作动器、刚性拉杆以及底座；所述MTS作动器底部固定连接有底座；所述底座与所述刚性拉杆活动连接，用于调节所述MTS作动器的高度，以此来满足不同方向的载荷试验所需。

优选的，所述刚性连接块包括第一连接块和第二连接块，所述第一连接块和第二连接块上分别设有第一通孔和第二通孔；所述管道模拟体穿过所述支架管夹后，其两端分别穿设于所述第一通孔和第二通孔内。

优选的，所述刚性拉杆包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一连接块和第二连接块分别可拆卸地连接所述第一拉杆和第二拉杆。

优选的，所述底座上设有通孔，所述第一拉杆和第二拉杆上设有外螺纹，待所述第一拉杆和第二拉杆穿过所述底座上的通孔后，通过与所述外螺纹配合的螺母将所述第一拉杆和第二拉杆与所述底座进行活动连接，通过调整所述外螺纹与螺母的相对位置来调节所述MTS作动器的高度，以此来满足不同方向的载荷试验所需。

优选的，所述的可拆卸地连接均通过螺母以及与螺母配合的螺栓来实现。

优选的，步骤S2中，还要消除所述支架管夹与调整连接板之间的间隙。

本发明的技术方案具有如下技术效果：

(1)利用作动器组件对试验用支架管夹施加竖直方向的拉力或压力，通过一套试验工装即可实现轴向导向功能支架管夹0°、45°和90°三个方向的拉伸强度试验；

(2)试验工装部件之间采用螺栓连接，便于拆卸和安装不同规格的试验管夹，适用于不同规格的轴向导向功能管夹试验。

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是本发明实施例一中的用于支架管夹载荷方向与水平方向夹角为90°时的核级管道标准支吊架试验工装的结构示意图；

图2是本发明实施例一中的支架管夹的结构示意图；

图3是本发明实施例二中的用于支架管夹载荷方向与水平方向夹角为45°时的核级管道标准支吊架试验工装的结构示意图；

图4是本发明实施例三中的用于支架管夹载荷方向与水平方向夹角为0°时的核级管道标准支吊架试验工装的结构示意图；

图5是本发明实施例中所述支架管夹的载荷方向分别与水平方向夹角成90°、45°和0°时的载荷方向示意图。

图6是本发明实施例四中的用于核级管道标准支吊架试验方法的步骤流程图。

具体实施方式

本发明针对现有技术中存在的，针对各种功能类型的核级管道支吊架，RCC-M中没有规定具体的试验工装及其试验方法的问题，提出了一种新的、针对GL支吊架的试验工装及试验方法，可以快速有效的根据RCC-M规范的要求开展试验，得到与验收准则对应的试验数据，从而判断该标准支架的合规性。其核心思想是：试验工装部件之间采用螺栓连接，便于拆卸和安装不同规格的试验管夹，适用于不同规格的轴向导向功能管夹试验，同时利用作动器施加拉力和压力，通过一套试验工装即可实现轴向导向功能管夹0°、45°和90°三个方向的拉伸强度试验。

实施例一：

图1示出了一种用于支架管夹载荷方向与水平方向夹角为90°时的核级管道标准支吊架试验工装，其包括：

试验主台架7，固定于地面；

工装组件，所述工装组件可调节地安装在所述试验主台架7上，所述工装组件包括调整连接板5，所述试验主台架7与调整连接板5上均设有多个螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔后与螺母配合，将所述调整连接板5可拆卸地连接在所述试验主台架7上；同时支架管夹4可安装在上述调整连接板5上，使得所述支架管夹4的位置得以固定。需要说明的是，可以通过试验主台架7与调整连接板5上不同位置的螺栓孔来将调整连接板5安装到试验主台架7的不同位置，以此来根据试验所需调整所述支架管夹4的位置，便于载荷的施加以及数据的测量。优选的，所述螺母为六角螺母。

管道模拟体6，其设置于所述支架管夹4内；进一步如如图2所示，所述支架管夹4用于对所述管道模拟体6进行轴向导向，其包括上管夹体8和与所述上管夹体8可拆卸地连接的下管夹体9；所述上管夹体8和下管夹体9之间形成有用于部分地容纳并穿设所述管道模拟体6的管夹孔10，所述管道模拟体6通过所述管夹孔10可活动地穿过所述支架管夹4；所述下管夹体9下还设有与所述下管夹体9可拆卸地连接的支架11，可对支架管夹4起到加强作用；所述上管夹体8、下管夹体9以及支架11两端均设有螺栓孔，螺栓穿过上述螺栓孔后与螺母配合，将所述上管夹体8、下管夹体9以及支架11进行可拆卸地连接，通过上述可拆卸地连接，便于拆卸和安装不同规格的试验管夹，适用于不同规格的轴向导向功能管夹试验。同时，所述支架管夹4连接检测设备，所述检测设备可用于反映施加载荷后所述支架管夹4的应力和形变情况。

刚性连接块，其可拆卸地连接在所述管道模拟体6的两端；所述刚性连接块具体包括第一连接块3-1和第二连接块3-2，所述第一连接块3-1和第二连接块3-1上分别设有第一通孔和第二通孔；所述管道模拟体6穿过所述支架管夹4后，其两端分别穿设于所述第一通孔和第二通孔。

作动器组件，包括MTS作动器1、刚性拉杆以及底座12；所述MTS作动器1底部固定连接有底座12；所述底座12与所述刚性拉杆活动连接，用于调节所述MTS作动器1的高度，以此来满足不同方向的载荷试验所需。具体的，所述刚性拉杆包括第一拉杆2-1和第二拉杆2-2，所述刚性连接块的第一连接块3-1和第二连接块3-2分别可拆卸地连接所述第一拉杆2-1和第二拉杆2-2；所述底座12上设有通孔，所述第一拉杆2-1和第二拉杆2-2上设有外螺纹，待所述第一拉杆2-1和第二拉杆2-2穿过所述底座12上的通孔后，通过与所述外螺纹配合的螺母将所述第一拉杆2-1和第二拉杆2-2与所述底座12活动连接，通过调整所述外螺纹与螺母的相对位置来调节所述MTS作动器1的高度，以此来满足不同方向的载荷试验所需。

所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体6，以对所述支架管夹4进行如图5所示的载荷方向与水平方向夹角成90°的载荷实验。

实施例二：

图3示出了一种用于支架管夹载荷方向与水平方向夹角为45°时的核级管道标准支吊架试验工装，该实施例与实施例一的不同在于：所述工装组件包括调整连接板5以及△型工装13；其中所述△型工装13整体为直角三角形，包括两个直角边板与一个斜板，用于可拆卸地连接所述调整连接板5。

具体的，所述两个直角边板、一个斜板、试验主台架7与调整连接板5上均设有多个螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔后与螺母配合，将所述调整连接板5可拆卸地连接在所述斜板上，以及将任一所述直角边板可拆卸地连接在所述试验主台架7上，使得所述△型工装13与调整连接板5的位置得以固定。需要说明的是，可以通过试验主台架7、△型工装13与调整连接板5上不同位置的螺栓孔来将调整连接板5安装到所述斜板上的不同位置，以及将△型工装13整体安装到试验主台架7的不同位置，便于载荷的施加以及数据的测量。

所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体6，以对所述支架管夹4进行如图5所示的载荷方向与水平方向夹角成45°的载荷实验。

实施例三：

图4示出了一种用于支架管夹载荷方向与水平方向夹角为0°时的核级管道标准支吊架试验工装，所述工装组件同样包括调整连接板5以及△型工装13；其中所述△型工装13整体为直角三角形，包括两个直角边板与一个斜板，用于可拆卸地连接所述调整连接板5。与实施例二的不同在于：所述两个直角边板、一个斜板、试验主台架7与调整连接板5上均设有多个螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔后与螺母配合，将所述调整连接板5可拆卸地连接在任一所述直角边板上，以及将另一所述直角边板可拆卸地连接在所述试验主台架7上，使得所述△型工装13与调整连接板5的位置得以固定。需要说明的是，可以通过试验主台架7、△型工装13与调整连接板5上不同位置的螺栓孔来将调整连接板5安装到所述直角边板上的不同位置，以及将△型工装13整体安装到试验主台架7的不同位置，便于载荷的施加以及数据的测量。

所述作动器组件用于通过所述刚性连接块向上提拉所述管道模拟体6，以对所述支架管夹4进行如图5所示的载荷方向与水平方向夹角成0°的载荷实验。

图5示出了实施例一至三中，所述支架管夹4的载荷方向示意图，所述载荷方向分别与水平方向夹角成90°、45°和0°。由于支架管夹4下部做了加强设计，即设置有支架11，对于此类钢结构而言，其抗压能力远强于抗拉能力，可认为在极限载荷下载荷向上方(即载荷方向分别与水平方向夹角成90°、45°和0°)时管夹会先发生破坏。因此试验仅需对支架管夹4在载荷方向分别与水平方向夹角成90°、45°和0°时进行验证。

实施例四：

图6示出了一种核级管道标准支吊架试验方法，包括如下步骤，

S1、安装：设置试验主台架，将其固定于地面；设置工装组件，将所述工装组件可调节地安装在所述试验主台架上；试验用的支架管夹安装于所述试验主架台上；试验用的管道模拟体穿过所述支架管夹；还设置刚性连接块和作动器组件，所述刚性连接块可拆卸地连接在所述管道模拟体的两端；所述作动器组件的一端可拆卸地连接所述刚性连接块，用于通过所述刚性连接块对所述管道模拟体施加竖直方向上的作用力，以对所述支架管夹进行不同方向的载荷实验；

S2、预加载：对所述作动器组件进行调试，并消除所述试验主台架与地面、工装组件与试验主台架、支架管夹与管道模拟体、刚性连接块与管道模拟体、刚性连接块与作动器组件之间的间隙；

S3、受力测量：所述作动器组件通过所述刚性连接块对所述管道模拟体缓慢加载0-5倍许用载荷，至少保持5分钟，在此过程中测量所述支架管夹的变形和应变；

S4、卸载：卸除在所述管道模拟体上的许用载荷，并进行零读数；

S5、合格性评定：检验所述支架管夹的缺陷变化情况，并作出评定。

评定合格的标准如下：

①在0～2倍许用载荷FN下，载荷与变形呈线性；

②在0～2倍许用载荷FN下，内外螺纹及孔洞无损伤且螺纹自由拧动；

③在0～2倍许用载荷FN下，试验前后焊缝探伤符合1级要求；

④在0～5倍许用载荷FN下，型号能保持机械结构的完整性，没有发生裂纹，没有发生影响部件装卸的大变形；

⑤试验前后内外螺纹及孔洞均无损伤，且螺纹自由拧动；

⑥试验前后焊缝无裂纹，试验前探得的缺陷在试验后没有明显的恶化。

其中，所述工装组件、支架管夹、刚性连接块、作动器组件、刚性拉杆的结构与相互连接关系，以及可拆卸地连接方式的实现方式均与实施例一至三相同。需要说明的是，当所述支架管夹连接到调整连接板上时，还要消除两者之间的间隙。

综上所述，本发明提供了一种满足RCCM规范要求的核级管道轴向导向功能支吊架的试验工装和项目对应的试验方法，利用作动器组件即可对试验支架管夹施加竖直方向的拉力和压力，通过工装组件中调整连接板以及△型工装的不同设置方法，即可实现一套工装完成轴向导向功能支架管夹0°、45°和90°三个方向的拉伸强度试验，给项目应用前支吊架标准化设计提供了一种合理可行的试验验证方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。