通用型钢管打压试验装置及其操作方法与流程

本发明涉及钢管水压试验机械技术领域，尤其涉及一种通用型钢管打压试验装置及其操作方法。

背景技术：

管道在石油、化工、船舶、机械制造、能源、地质等各个领域中应用广泛，在石油套管和输送管等应用中对其质量要求较为严格，钢管在生产的过程中会产生凹坑、折叠、裂痕或脱筋等缺陷，在使用过程中这些缺陷会带来不必要的损失，因此，很多应用中要求对钢管进行出厂前打水压检测。

打水压检测的过程是：1）在试验压力下观测10min，压力降不应大于0.02MPa，然后降到工作压力进行检查，应不渗不漏。2）在管道升压时，管道的气体应排除，升压过程中，当发现弹簧压力计表针摆动、不稳，且升压较慢时，应重新排气后再升压；3）应分级升压，每升一级应检查后背、支墩、管身及接口，当无异常现象时，再继续升压；4）水压试验过程中，后背顶撑，管道两端严禁站人；5）水压试验时，严禁对管身、接口进行敲打或修补缺陷，遇有缺陷时，应作出标记，卸压后修补。

专利申请号为201410392609.8的中国发明专利公开了一种钢管水压检测装置，包括机架；钢管左夹紧机构和钢管注水机构，设在机架的左端；钢管右夹紧机构和钢管端口封闭机构，设在机架的右端；钢管左升降机构和钢管右升降机构，钢管左升降机构在对应于钢管左夹紧机构的右侧的位置支承于地坪上，钢管右升降机构在对应于钢管右夹紧机构的右侧的位置支承于地坪上；钢管牵引机构，该钢管牵引机构在对应于机架的中部的位置支承于地坪上。具有检测效率高而得以满足钢管生产厂商对其生产的钢管全面检测，避免出现待检钢管的积压现象；减轻在线检测人员的作业强度且保障安全；有利于钢管生产厂商对其生产的钢管的质量进行控制，杜绝不合格的瑕疵钢管混迹于合格钢管中的现象。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种通用型钢管打压试验装置及其操作方法，克服现有技术的不足，满足定尺长度螺旋焊管的批量水压测试，几种直径规格钢管通用，两部密封头可移动对中并与钢管端部接合使钢管内部形成密闭空腔，注水同时自动排气，气体排空后，关闭排气阀门，执行打压程序，当水压试验压力达到设计压力的1.4倍后，保压30分钟，如无泄漏，则将钢管中水放出，试验结束，如有泄漏，在相应位置标记，待全部漏点标识完成后，将水放出，钢管移出，继续对下一个钢管进行测试。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

技术方案一：通用型钢管打压试验装置，其结构包括打压机、进料侧轨道、出料侧轨道和水压系统，所述打压机设置于进料侧轨道和出料侧轨道之间的打压位上，水压系统与打压机相连接；所述打压机包括龙门架、管头密封座和管尾密封座，所述管头密封座和管尾密封座经液压缸和垂直滑座分别连接于龙门架的两侧立柱上，所述管头密封座和管尾密封座上分别设有多组同心设置的密封圈，管头密封座的每组密封圈的下侧各设有一个排水管，排水管外连接排水阀；管尾密封座的每组密封圈的上侧各设有一个排气管，排气管的内侧向上弯曲并开口于待打压钢管的内壁高点，排气管的外侧连接排气阀；某组密封圈的尺寸与某规格钢管公称直径相匹配；所述水压系统包括水泵、水槽、阀门和管路，水泵输出端通过管路连接管尾密封座并出口于管尾密封座的中心。

所述密封圈包括锥形橡胶座圈和唇形密封环，所述锥形橡胶座圈内沿圆周向均匀设有3~4个金属翻转体，所述金属翻转体截面为L形，包括底边、长边和拐点，其底边位于锥形橡胶座圈内，长边位于唇形密封环内，所述底边连接压缩弹簧，拐点与金属背板之间由销钉铰接。

所述打压位上设有两个V形液压托架，两个V形液压托架一个位于管头密封座侧，另一个位于管尾密封座侧，管尾密封座侧的V形液压托架比管头密封座侧的V形液压托架高10~20mm。

所述进料侧轨道上设有候料区，候料区的轨道间设有1~2个候料翻板，候料翻板的一端连接铰轴，另一端与候料动作气缸的活塞端相连接。

所述出料侧轨道端部设有缓存区，缓存区的轨道间设有1~2个缓存翻板，缓存翻板的一端连接铰轴，另一端与缓存动作气缸的活塞端相连接。

所述垂直滑座上设有螺母，所述螺母与滚珠丝杠配套连接，滚珠丝杠的两端与龙门架的立柱通过轴承座相连接，所述滚珠丝杠的端部连接有滑座电机，所述垂直滑座与立柱还通过燕尾槽导轨匹配连接。

所述打压位设有出钢翻板，出钢翻板的一端连接铰轴，另一端与出钢动作气缸的活塞端相连接。

技术方案二：通用型钢管打压试验装置的操作方法，其具体操作步骤如下：

1）待打压钢管由吊车吊送到候料区，候料翻板动作，使候料区的待打压钢管沿进料侧轨道滚动至打压位；

2）打压位上V形液压托架升起，将待打压钢管托起，待打压钢管两端分别与管头密封座和管尾密封座上的密封圈就位，液压缸伸出，使管头密封座和管尾密封座把待打压钢管牢牢夹住；

3）对水压系统管网注水前，关闭排水阀，打开排气阀，注水过程缓慢升压，升压速率应控制在每分钟不超过0.1MPa/分钟，注水时观察待打压钢管上的焊缝是否漏水；

当待打压钢管的设计工作压力等于或小于1.0MPa时，水压强度试验压力应为设计工作压力的1.5倍，并不应低于1.4MPa；当系统设计工作压力大于1.0MPa时，水压强度试验压力应为该工作压力加0.4MPa；

4）当水压系统达到试验压力后，稳压30~45min，管网应无泄漏、无变形，且压力降不应大于0.05MPa，视为待打压钢管无泄漏；

5）打开管头密封座上的排水阀，将待打压钢管中的水全部排出；

6）液压缸缩回，管头密封座和管尾密封座各自后退把待打压钢管释放，出钢翻板动作，将打压后的钢管推向出料侧轨道，钢管沿出料侧轨道滚动到缓存区，缓存翻板动作，使钢管停留在缓存区，直到吊车吊运走。

所述水压试验时环境温度低于5℃时，水压系统采用伴热装置做防冻措施。

所述水压系统进行注水打压测试前，应在水压强度试验和管网冲洗合格后进行水压严密性试验，要求试验压力应为设计工作压力，稳压24h应无泄漏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）能满足某长度定尺螺旋焊管的批量水压测试，几种规格相近钢管通用，两侧密封座可移动，方便对心定位，密封座与钢管端部接合使钢管内部形成密闭空腔，自动打压程序；2）适用于螺旋焊管的打压检测工序，满足常规打压要求，可实现连续作业。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是图2中沿B-B线局部剖视图。

图4是本发明管头密封座密封圈截面示意图。

图5是本发明管尾密封座密封圈截面示意图。

图6是非工作状态密封圈形态示意图。

图7是本发明翻板结构示意图。

图8是本发明V形液压托架结构示意图。

图中：1-打压机，2-进料侧轨道，3-出料侧轨道，4-水压系统，5-液压缸，6-垂直滑座，7-立柱，8-密封圈，9-排水管，10-排水阀，11-龙门架，12-管头密封座，13-管尾密封座，14-V形液压托架，15-候料翻板，16-缓存翻板，17-出钢翻板，18-金属背板，19-销钉，20-排气管，21-待打压钢管，22-排气阀，23-铰轴，24-翻板，25-动作气缸，26-螺母，27-滚珠丝杠，28-轴承座，29-滑座电机，30-燕尾槽导轨，31-止动翻板，32-V形托架，33-液压缸体，81-锥形橡胶座圈，82-唇形密封环，83-金属翻转体，84-压缩弹簧。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

见图1-图6，是本发明通用型钢管打压试验装置实施例结构示意图，包括打压机1、进料侧轨道2、出料侧轨道3和水压系统4，打压机1设置于进料侧轨道2和出料侧轨道3之间的打压位上，水压系统4与打压机1相连接；打压机1包括龙门架11、管头密封座12和管尾密封座13，管头密封座12和管尾密封座13经液压缸5和垂直滑座6分别连接于龙门架的两侧立柱7上，垂直滑座6上设有螺母26，螺母与滚珠丝杠27配套连接，滚珠丝杠的两端与立柱7通过轴承座28相连接，滚珠丝杠的端部连接有滑座电机29，垂直滑座6与立柱7还通过燕尾槽导轨30匹配连接。管头密封座12和管尾密封座13上分别设有多组同心设置的密封圈8，管头密封座12上的每组密封圈的下侧各设有一个排水管9，排水管外连接排水阀10；管尾密封座13上的每组密封圈的上侧各设有一个排气管20，排气管的内侧向上弯曲并开口于待打压钢管21的内壁高点，排气管20的外侧连接排气阀22，某组密封圈的尺寸与某规格钢管公称直径相匹配；水压系统4包括水泵41、水槽42、阀门43和管路44，水泵41输出端通过管路44连接管尾密封座13并出口于管尾密封座的中心。进料侧轨道2和出料侧轨道3可根据情况设置10mm/米的倾斜角度，既可以使钢管自由滚动，又不至于速度太快无法控制。

密封圈8包括锥形橡胶座圈81和唇形密封环82，锥形橡胶座圈81内沿圆周向均匀设有3~4个金属翻转体83，金属翻转体截面为L形，包括底边a、长边b和拐点c，其底边a位于锥形橡胶座圈81内，长边b位于唇形密封环82内，底边a连接压缩弹簧84，拐点c与金属背板18之间由销钉19铰接。当装置处于非工作状态时，唇形密封环82因金属翻转体83的位置原因向内收拢，方便待打压钢管的就位，能避免钢管就位时与唇形密封环刮擦造成密封环损坏。

进料侧轨道2的上料侧设有候料区，候料区的轨道间设有2个候料翻板15，候料翻板的一端连接铰轴，另一端与候料动作气缸的活塞端相连接。候料翻板15的作用是挡住候料区的待打压钢管，在需要时一个一个放行。出料侧轨道3的头端还设有止动翻板31，其作用是对滚动过来的待打压钢管进行限位，使其停留在打压位。

出料侧轨道3尾端设有缓存区，缓存区的轨道间设有2个缓存翻板16，缓存翻板的一端连接铰轴，另一端与缓存动作气缸的活塞端相连接。缓存翻板16的作用是当打压完的钢管进入缓存区时，限制钢管继续滚动，等待吊车吊运。

打压位的上料侧还设有出钢翻板17，出钢翻板的一端连接铰轴，另一端与出钢动作气缸的活塞端相连接。出钢翻板17的作用是当钢管在打压位完成打压后，推动钢管向缓存区滚动。

实施例中，见图7，候料翻板15、缓存翻板16、出钢翻板17和止动翻板31的结构均相同，均包括铰轴23、翻板24、动作气缸25，翻板24由铰轴与地面固定物铰接，动作气缸25的活塞端与端板的背部相连接，当动作气缸25动作时，翻板24可立起或放平，实现对钢管的限制或放行。

见图8，打压位上设有两个V形液压托架14，两个V形液压托架一个位于管头密封座12侧，另一个位于管尾密封座13侧，管尾密封座侧的V形液压托架比管头密封座侧的V形液压托架高10~20mm，其结构由上部的V形托架32和底部的液压缸体33组成，V形托架32的升降由液压缸体33控制调节。

本发明通用型钢管打压试验装置的操作方法，其具体操作步骤如下：

1）待打压钢管21由吊车吊送到候料区，候料翻板15动作，使候料区待打压钢管沿进料侧轨道滚动至打压位；

2）打压位上V形液压托架14升起，将钢管托起，钢管两端分别与管头密封座12和管尾密封座13上的密封圈8就位，液压缸5伸出，使管头密封座12和管尾密封座13把待打压钢管21牢牢夹住；

3）对水压系统4管网注水前，关闭排水阀10，打开排气阀22，注水过程缓慢升压，升压速率应控制在每分钟不超过0.1MPa/分钟，注水时观察钢管焊缝是否漏水；

当待打压钢管21的设计工作压力等于或小于1.0MPa时，水压强度试验压力应为设计工作压力的1.5倍，并不应低于1.4MPa；当系统设计工作压力大于1.0MPa时，水压强度试验压力应为该工作压力加0.4MPa；

4）当水压系统4达到试验压力后，稳压30~45min，管网应无泄漏、无变形，且压力降不应大于0.05MPa，视为待打压钢管21无泄漏；

5）打开管头密封座12上的排水阀22，将打完压的钢管中的水全部排出；

6）液压缸5缩回，管头密封座12和管尾密封座13各自后退把钢管释放，出钢翻板17动作，将打完压的钢管推向出料侧轨道3，钢管沿出料侧轨道滚动到缓存区，缓存翻板16动作，使钢管停留在缓存区，直到吊车吊运走。

当水压试验时环境温度低于5℃时，水压系统4需采用伴热装置做防冻措施。

水压系统进行注水打压测试前，应在水压强度试验和管网冲洗合格后进行水压严密性试验，要求试验压力应为设计工作压力，稳压24h应无泄漏。

本发明打压测试前，需先对水压系统4的管网和阀门做水压强度试验和气压严密性试验，以保证测试结果的准确，其步骤如下：

1）水压强度试验压力为管网设计工作压力的1.5倍；气压严密性试验压力为设计工作压力；

2）进行水压强度试验时，水温应不低于5℃，达到试验压力后稳压不少于1min，目测应无变形；

3）气压严密性试验应在水压强度试验后进行，试验介质可采用空气或氮气，试验时宜将被试组件放入水槽中，达到试验压力后，稳压不少于5min，应无气泡产生；

4）组件试验合格后，应及时烘干，并封闭所有外露接口。

以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。