一种油气管道可靠性试验方法与流程

1.本技术属于管道试验技术领域，具体涉及一种油气管道可靠性试验方法。


背景技术：

2.随着天然气市场改革的加速推进，天然气在发电、城市燃气和工业燃料等诸多应用领域的需求呈现高速增长趋势。长输管道作为天然气输送的载体，其建设里程随之越来越长，管径越来越大，运行压力越来越高，进而导致管道的潜在运行风险越来越大。管道在运行时不仅受到管道内部介质压力，还承受因管道变形、焊接应力产生的复杂外力的影响。因此，管道的可靠性极为重要，是保障天然气安全、保质保量输送的基石。
3.但是在已投入运行的管道中，因管道自身质量不过关，已经出现了天然气渗漏现象。管道渗漏不仅严重制约整个天然气管网的输送量，影响国家生产和人民生活，还存在巨大的安全隐患、极大的经济损失和严重的社会风险。大型长输管道出厂前，制造商还需对管道的质量进行检测，管道质量检测方法一般为理化性能检测、无损检测和耐压试验，常规检测方法不会进行管道受到内部介质压力和复杂外力共同作用下的模拟试验，因此无法客观验证管道质量的可靠性，进而不能满足现有天然气输送时的使用需求。


技术实现要素：

4.本技术实施例通过提供一种油气管道可靠性试验方法，解决了现有技术中大型长输管道没有适配的可靠性试验方法来模拟管道受到内部介质压力和复杂外力共同作用的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种油气管道可靠性试验方法，包括以下步骤：
6.根据待试验的管道的长度调整试验机的试验框架的长度，并将组装好的试验机吊装至地面深坑中；
7.然后将前连接盖和后连接盖分别安装于管道的前后两端，再将管道放置于试验机的管道安装空间内，使管道通过试验机的支撑组件进行支撑；
8.通过支撑组件调节管道的高度，使管道与推力油缸的活塞杆保持为同轴状态；
9.将前连接盖的端部连接于试验机的传力框架的后移动牌坊上，将后连接盖的端部连接于试验框架的后固定牌坊上；推力油缸的缸体安装于试验框架的前固定牌坊上，推力油缸的活塞杆的端部连接于传力框架的前移动牌坊上；前固定牌坊和后固定牌坊通过侧连接架连接，前移动牌坊和后移动牌坊分别设置于前固定牌坊的前后两侧；连接前移动牌坊和后移动牌坊的连接轴穿过前固定牌坊上的孔；
10.将管道的注水口连接于注水设备，然后将盖板安装于地面深坑的坑口处，使试验机和管道处于封闭的空间内；
11.通过注水设备向管道内注水，使管道内形成设定的水压；
12.启动推力油缸，推力油缸的活塞杆伸长使前移动牌坊向前移动，进而使传力框架
整体向前移动，推力油缸的缸体和试验框架整体相对静止，即传力框架将推力油缸的推力转化为拉力，并通过后移动牌坊拉动管道的前端，管道的后端固定于后固定牌坊上，进而使管道保持拉伸状态；
13.通过推力油缸的活塞杆和前移动牌坊之间的压力传感器监测推力油缸施加的推力，当推力达到设定值时保持一定的时长，然后测量管道的拉伸变形量。
14.在一种可能的实现方式中，侧连接架包括左侧连接架和右侧连接架，前固定牌坊、左侧连接架、后固定牌坊、以及右侧连接架依次连接组合形成矩形框架结构的试验框架；
15.连接轴包括左侧连接轴和右侧连接轴，前移动牌坊、左侧连接轴、后移动牌坊、以及右侧连接轴依次连接组合形成矩形框架结构的传力框架；
16.后移动牌坊和后固定牌坊上均设置有用于与前连接盖和后连接盖连接的接耳。
17.在一种可能的实现方式中，将前连接盖的端部连接于试验机的传力框架的后移动牌坊上时，通过推力油缸调整传力框架的位置，使后移动牌坊和前连接盖靠近并连接。
18.在一种可能的实现方式中，支撑组件的数量为多个，多个支撑组件沿管道的长度方向间隔设置；
19.支撑组件包括支撑油缸、以及用于支撑管道的支撑架体；
20.支撑架体为v形结构，支撑架体中部的下端安装于支撑油缸的活塞杆的端部，支撑油缸竖直安装于地面上；
21.通过支撑组件调节管道的高度时，同步控制多个支撑组件的支撑油缸动作，使其活塞杆移动，进而调节管道的高度，直至管道与推力油缸的活塞杆为同轴状态。
22.在一种可能的实现方式中，位移传感器设置于前固定牌坊和后移动牌坊之间，位移传感器安装于前固定牌坊上，位移传感器的检测端连接于后移动牌坊；
23.管道拉伸变形后，后移动牌坊相对前固定牌坊移动，位移传感器监测后移动牌坊的位移量，该位移量即为管道的拉伸变形量。
24.在一种可能的实现方式中，前移动牌坊和后移动牌坊的下部均安装有支撑轨道车，支撑轨道车滑动设置于底座的导轨上，推力油缸通过油缸支撑座安装于底座上；
25.推力油缸的活塞杆伸长时带动传力框架整体向前移动，在这过程中传力框架通过支撑轨道车在导轨上滑动，使管道仅存在沿其轴线的拉力。
26.在一种可能的实现方式中，推力油缸的活塞杆的前端安装有活动板，左侧连接轴和右侧连接轴穿过活动板两侧的孔，左侧连接轴和右侧连接轴与活动板上的孔之间设置有滑动轴套。
27.在一种可能的实现方式中，后移动牌坊的接耳和前连接盖铰接连接，后固定牌坊的接耳和后连接盖铰接连接。
28.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
29.本发明实施例提供了一种油气管道可靠性试验方法，本发明的方法可自动化操作，根据压力传感器监测拉伸力，通过推力油缸调整拉伸力，本发明能够验证管道受到内部介质压力和复杂外力共同作用时的管道质量的可靠性，从而保证管道自身的质量，满足天然气输送时的使用需求。本发明能够将存在质量问题的管道在上线之前排除，从而在管道受到内部介质压力和复杂外力共同作用时，保证管道质量的可靠性，从而保障长输管道能够安全运行。本发明解决了现有技术中大型长输管道没有适配的可靠性试验方法来模拟管
道受到内部介质压力和复杂外力共同作用的问题。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，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是本技术中记载的一些实施例，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。
31.图1为本发明实施例提供的管道拉伸试验机的立体图。
32.图2为本发明实施例提供的管道拉伸试验机的结构示意图。
33.图3为本发明实施例提供的油气管道可靠性试验方法的实施状态示意图。
34.图4为图3的a-a剖视图。
35.图5为图3的b-b剖视图。
36.附图标记：1-管道；2-试验框架；21-前固定牌坊；22-左侧连接架；23-后固定牌坊；24-右侧连接架；25-框架支撑座；26-连接板；3-传力框架；31-前移动牌坊；32-左侧连接轴；33-后移动牌坊；34-右侧连接轴；35-锁母；4-支撑组件；41-支撑油缸；42-支撑架体；5-推力油缸；6-压力传感器；7-接耳；8-传力支撑机构；81-底座；82-油缸支撑座；83-导轨；84-支撑轨道车；9-活动板；10-位移传感器；11-前端节段；12-中节段；13-后端节段；14-前连接盖；15-后连接盖。
具体实施方式
37.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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
39.如图1至图5所示，本发明实施例提供的油气管道可靠性试验方法，该方法使用了一种管道拉伸试验机，该试验机包括试验框架2、传力框架3、支撑组件4、推力油缸5、传力支撑机构8以及压力传感器6。试验框架2包括依次连接的前固定牌坊21、左侧连接架22、后固定牌坊23、以及右侧连接架24。前固定牌坊21、左侧连接架22、后固定牌坊23、以及右侧连接架24组合形成矩形框架结构。传力框架3包括依次连接的前移动牌坊31、左侧连接轴32、后移动牌坊33、以及右侧连接轴34。前移动牌坊31、左侧连接轴32、后移动牌坊33、以及右侧连
接轴34组合形成矩形框架结构。前移动牌坊31和后移动牌坊33分别设置于前固定牌坊21的前后两侧，左侧连接轴32和右侧连接轴34分别穿过前固定牌坊21两侧的孔。左侧连接轴32和右侧连接轴34均与前固定牌坊21滑动连接。后移动牌坊33和后固定牌坊23之间为管道安装空间，后移动牌坊33和后固定牌坊23上设置有用于连接管道1端部的接耳7，支撑组件4设置于管道安装空间的下方。推力油缸5设置于左侧连接轴32和右侧连接轴34之间，推力油缸5的缸体安装于前固定牌坊21上，推力油缸5的活塞杆的端部连接于前移动牌坊31。压力传感器6设置于活塞杆和前移动牌坊31之间。
40.传力支撑机构8包括底座81、油缸支撑座82、导轨83、以及支撑轨道车84。底座81设置于传力框架3的下方，底座81固定安装于地面上，推力油缸5通过油缸支撑座82安装于底座81上。底座81的两侧设置有导轨83，前移动牌坊31和后移动牌坊33的下部均安装有支撑轨道车84，支撑轨道车84滑动设置于导轨83上。
41.左侧连接轴32的两端分别穿过前移动牌坊31和后移动牌坊33上的孔后连接于锁母35。右侧连接轴34的两端分别穿过前移动牌坊31和后移动牌坊33上的孔后连接于锁母35。锁母35包括间隔设置的两个固定帽，锁母35和左侧连接轴32、右侧连接轴34为可拆卸连接方式。
42.推力油缸5的活塞杆的前端安装有活动板9，左侧连接轴32和右侧连接轴34分别穿过活动板9两侧的孔。左侧连接轴32和右侧连接轴34与活动板9上的孔之间、以及左侧连接轴32和右侧连接轴34与前固定牌坊21上的孔之间均设置有滑动轴套。
43.左侧连接架22和右侧连接架24的结构相同，左侧连接架22和右侧连接架24均包括依次连接的前端节段11、多个中节段12、以及后端节段13。相邻两个中节段12为可拆卸连接，中节段12与前端节段11、后端节段13均为可拆卸连接。左侧连接架22和右侧连接架24均还包括连接筋和紧固螺栓。前端节段11、中节段12、以及后端节段13的连接端内部设置有安装孔，连接筋的端部插入安装孔内，紧固螺栓的端部依次穿过前端节段11、中节段12或者后端节段13的连接端侧壁的孔后旋入连接筋侧壁的螺纹孔内。将相邻两个中节段12连接时、或者将中节段12和前端节段11、后端节段13连接时，将连接筋的端部插入安装孔内，再将紧固螺栓的端部依次穿过前端节段11、中节段12或者后端节段13的连接端侧壁的孔后旋入连接筋侧壁的螺纹孔内。
44.前固定牌坊21、左侧连接架22、后固定牌坊23、以及右侧连接架24的下端均设置有框架支撑座25。框架支撑座25通过地脚螺栓固定安装于地面上，框架支撑座25能够提高试验框架2的结构稳定性。
45.试验框架2还包括截面为v形结构的连接板26，连接板26的两端分别连接于左侧连接架22和右侧连接架24，连接板26的中部位于管道安装空间的下方。连接板26采用工字钢，连接板26能够提高试验框架2的结构稳定性。
46.支撑组件4的数量为多个，多个支撑组件4沿管道1的长度方向间隔设置。支撑组件4包括支撑油缸41、以及用于支撑管道1的支撑架体42。支撑架体42为v形结构，支撑架体42中部的下端安装于支撑油缸41的活塞杆的端部，支撑油缸41竖直安装于地面上。
47.压力传感器6的前后两端均安装有连接盘，压力传感器6的两端通过连接盘分别连接于推力油缸5的活塞杆和前移动牌坊31。连接盘用于安装压力传感器6，使其工作时具有较好的可靠性。
48.如图1至图5所示，本发明实施例提供的油气管道可靠性试验方法，该方法包括以下步骤：
49.根据待试验的管道1的长度调整试验机的试验框架2的长度，并将组装好的试验机吊装至地面深坑中。试验机的控制台位于地面。
50.然后将前连接盖14和后连接盖15分别安装于管道1的前后两端，再将管道1放置于试验机的管道安装空间内，使管道1通过试验机的支撑组件4进行支撑。
51.通过支撑组件4调节管道1的高度，使管道1与推力油缸5的活塞杆保持为同轴状态。
52.将前连接盖14的端部连接于试验机的传力框架3的后移动牌坊33上，将后连接盖15的端部连接于试验框架2的后固定牌坊23上。推力油缸5的缸体安装于试验框架2的前固定牌坊21上，推力油缸5的活塞杆的端部连接于传力框架3的前移动牌坊31上。前固定牌坊21和后固定牌坊23通过侧连接架连接，前移动牌坊31和后移动牌坊33分别设置于前固定牌坊21的前后两侧。连接前移动牌坊31和后移动牌坊33的连接轴穿过前固定牌坊21上的孔。
53.将管道1的注水口连接于注水设备，然后将盖板安装于地面深坑的坑口处，使试验机和管道1处于封闭的空间内。
54.通过注水设备向管道1内注水，使管道1内形成设定的水压。
55.启动推力油缸5，推力油缸5的活塞杆伸长使前移动牌坊31向前移动，进而使传力框架3整体向前移动，推力油缸5的缸体和试验框架2整体相对静止，即传力框架3将推力油缸5的推力转化为拉力，并通过后移动牌坊33拉动管道1的前端，管道1的后端固定于后固定牌坊23上，进而使管道1保持拉伸状态。
56.通过推力油缸5的活塞杆和前移动牌坊31之间的压力传感器6监测推力油缸5施加的推力，当推力达到设定值时保持一定的时长，然后测量管道1的拉伸变形量。
57.需要说明的是，本发明的试验机可实现自动化操作，根据压力传感器6监测拉伸力，通过推力油缸5调整拉伸力，本发明能够验证管道1受到内部介质压力和复杂外力共同作用时的管道1质量的可靠性，从而保证管道1自身的质量，满足天然气输送时的使用需求。本发明的试验机结构简单，易于操作，实用性强，便于推广使用。本发明能够将存在质量问题的管道1在上线之前排除，从而在管道1受到内部介质压力和复杂外力共同作用时，保证管道1质量的可靠性，从而保障长输管道1能够安全运行。本发明解决了现有技术中大型长输管道1没有适配的可靠性试验方法来模拟管道受到内部介质压力和复杂外力共同作用的问题。
58.本实施例中，侧连接架包括左侧连接架22和右侧连接架24，前固定牌坊21、左侧连接架22、后固定牌坊23、以及右侧连接架24依次连接组合形成矩形框架结构的试验框架2。
59.连接轴包括左侧连接轴32和右侧连接轴34，前移动牌坊31、左侧连接轴32、后移动牌坊33、以及右侧连接轴34依次连接组合形成矩形框架结构的传力框架3。
60.左侧连接轴32和右侧连接轴34分别穿过前固定牌坊21两侧的孔。推力油缸5设置于左侧连接轴32和右侧连接轴34之间。
61.后移动牌坊33和后固定牌坊23之间为管道安装空间，后移动牌坊33和后固定牌坊23上均设置有用于与前连接盖14和后连接盖15连接的接耳7。支撑组件4设置于管道安装空间的下方。
62.需要说明的是，前连接盖14的端部连接于后移动牌坊33上的接耳7，后连接盖15的端部连接于后固定牌坊23上的接耳7，前连接盖14和后连接盖15均通过销轴铰接连接。
63.本实施例中，左侧连接架22和右侧连接架24的结构相同，左侧连接架22和右侧连接架24均包括依次连接的前端节段11、多个中节段12、以及后端节段13。
64.根据待试验的管道1的长度选择调整试验机的试验框架2的长度时，先根据管道1的长度选择中节段12的安装数量，然后依次连接选择好的多个中节段12，再将多个中节段12形成的架体的两端分别连接于前端节段11和后端节段13。
65.需要说明的是，通过调节中节段12的数量可以满足不同长度管道1的试验需求。
66.本实施例中，将前连接盖14的端部连接于试验机的传力框架3的后移动牌坊33上时，通过推力油缸5调整传力框架3的位置，使后移动牌坊33和前连接盖14靠近并连接。
67.需要说明的是，通过推力油缸5调整传力框架3的位置，能够对管道安装空间的长度进行微调。
68.本实施例中，支撑组件4的数量为多个，多个支撑组件4沿管道1的长度方向间隔设置。
69.支撑组件4包括支撑油缸41、以及用于支撑管道1的支撑架体42。
70.支撑架体42为v形结构，支撑架体42中部的下端安装于支撑油缸41的活塞杆的端部，支撑油缸41竖直安装于地面上。
71.通过支撑组件4调节管道1的高度时，同步控制多个支撑组件4的支撑油缸41动作，使其活塞杆移动，进而调节管道1的高度，直至管道1与推力油缸5的活塞杆为同轴状态。
72.需要说明的是，支撑组件4可以调节管道1的高度，使其与推力油缸5的活塞杆处于同一轴线，还可满足不同口径管道1的试验需求。
73.本实施例中，位移传感器10设置于前固定牌坊21和后移动牌坊33之间，位移传感器10安装于前固定牌坊21上，位移传感器10的检测端连接于后移动牌坊33。
74.管道1拉伸变形后，后移动牌坊33相对前固定牌坊21移动，位移传感器10监测后移动牌坊33的位移量，该位移量即为管道1的拉伸变形量。
75.需要说明的是，管道1拉伸变形后，后移动牌坊33相对前固定牌坊21移动，位移传感器10监测后移动牌坊33的位移量，该位移量即为管道1的拉伸变形量。
76.本实施例中，前移动牌坊31和后移动牌坊33的下部均安装有支撑轨道车84，支撑轨道车84滑动设置于底座81的导轨83上，推力油缸5通过油缸支撑座82安装于底座81上。
77.推力油缸5的活塞杆伸长时带动传力框架3整体向前移动，在这过程中传力框架3通过支撑轨道车84在导轨83上滑动，使管道1仅存在沿其轴线的拉力。
78.需要说明的是，底座81通过地脚螺栓固定安装于地面上，油缸支撑座82将推力油缸5缸体的前端进行支撑，使推力油缸5的活塞杆保持与管道1轴线同轴的移动状态。支撑轨道车84能够保证传力框架3直线运动状态。进而使管道1仅存在沿其轴线的拉力，避免未设置传力支撑机构8，导致管道1在传力框架3重力的作用下还存在竖直方向的拉力，从而提高试验结果的准确性。
79.本实施例中，推力油缸5的活塞杆的前端安装有活动板9，左侧连接轴32和右侧连接轴34穿过活动板9两侧的孔，左侧连接轴32和右侧连接轴34与活动板9上的孔之间设置有滑动轴套。
80.需要说明的是，活塞杆和活动板9固定连接，活动板9能够使活塞杆移动时和左侧连接轴32、右侧连接轴34保持平行运动状态，从而使压力传感器6准确测量油缸施加的推力。通过压力传感器6监测推力时，活动板9和左侧连接轴32、右侧连接轴34存在一定的相对位移。滑动轴套能够减小左侧连接轴32、右侧连接轴34相对活动板9移动时的摩擦力，从而提高试验结果的准确性。
81.本实施例中，相邻两个中节段12的端部抵接，中节段12与前端节段11和后端节段13的端部抵接。
82.需要说明的是，拉伸试验时，相邻两个中节段12的端部抵接，中节段12与前端节段11和后端节段13的端部抵接，前端节段11、中节段12或者后端节段13之间存在相互的推力。
83.本实施例中，后移动牌坊33的接耳7和前连接盖14铰接连接，后固定牌坊23的接耳7和后连接盖15铰接连接。
84.需要说明的是，铰接连接的方式能够补偿后移动牌坊33在竖直方向上的位移，从而提高试验结果的准确性。
85.本实施例中，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。