內(nèi)拉式超高壓大直徑鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)及其液壓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼管水壓試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種超高壓大直徑鋼管水壓試驗(yàn) 機(jī)，特別是指一種內(nèi)拉式超高壓大直徑鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)及其液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，為滿足電力、石化、船舶、鍋爐、軍工等行業(yè)在結(jié)構(gòu)、輸送等用途上對(duì)大直 徑厚壁無(wú)縫鋼管的需求，我國(guó)已涌現(xiàn)出多臺(tái)大型制管生產(chǎn)設(shè)備。隨著對(duì)鋼管的耐壓等級(jí)重 視程度的提高，作為耐壓檢測(cè)設(shè)備的大型超高壓無(wú)縫鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)是必不可缺的。
[0003] 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)就是先把被試鋼管兩端封堵后，向鋼管內(nèi)充滿水或乳化液，再將 管內(nèi)水壓升至設(shè)定壓力。保壓規(guī)定的一段時(shí)間，觀察鋼管是否有泄漏、爆裂現(xiàn)象等缺陷，進(jìn) 而判斷該鋼管是否達(dá)到試壓要求。
[0004] 目前，傳統(tǒng)的水壓試驗(yàn)機(jī)就是臺(tái)大型邱式水壓機(jī)，靠S根W上柱子將兩端固定梁 聯(lián)結(jié)起來(lái)形成受力框架。其中一個(gè)固定梁內(nèi)有水壓缸，它的柱塞對(duì)鋼管兩端的密封模具施 力，封堵鋼管兩端后進(jìn)行水壓試驗(yàn)。
[0005] 該種傳統(tǒng)的邱式水壓試驗(yàn)機(jī)的受力原理是靠外部框架來(lái)承受鋼管兩端軸向液壓 力，可稱為外壓式。已廣泛用于中、小直徑鋼管的水壓試驗(yàn)，適用于批量大的生產(chǎn)線，技術(shù)較 成熟。小直徑鋼管的水壓試驗(yàn)機(jī)可用框架梁加絲杠螺母來(lái)承受鋼管兩端軸向液壓力。
[0006] 但是，傳統(tǒng)外壓式水壓試驗(yàn)原理用于超高壓大直徑鋼管水壓試驗(yàn)就不太適宜。例 如，無(wú)縫鋼管最大外徑可達(dá)1320mm，壁厚達(dá)200mm，試驗(yàn)壓力達(dá)140MPa。，對(duì)該么大直徑鋼管 進(jìn)行超高壓水壓試驗(yàn)，需在鋼管兩端施加相向封堵軸向力過(guò)萬(wàn)噸，也就是要用100MNW上 傳統(tǒng)的邱式水壓試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行超高壓水壓試驗(yàn)。封堵鋼管兩端軸向液壓力的外壓力太大，需 近萬(wàn)噸甚至超萬(wàn)噸的邱式水壓機(jī)，少則也需幾千噸。整體設(shè)備重量大，造價(jià)高，被試鋼管批 量小，利用率低，投資回報(bào)率低。但有時(shí)該個(gè)水壓試驗(yàn)是必需的，為了解決該個(gè)矛盾，本發(fā)明 專利提出內(nèi)拉式超高壓大直徑鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種內(nèi)拉式水壓試驗(yàn)原理的超高壓大直徑 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)及其液壓系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的靠外部框架形成外力施壓于鋼管兩端實(shí)現(xiàn)封 堵密封而進(jìn)行水壓試驗(yàn)的外壓式，內(nèi)拉式水壓試驗(yàn)機(jī)是依靠套在被試鋼管內(nèi)的活塞桿向后 的拉力實(shí)現(xiàn)封堵密封鋼管兩端進(jìn)行水壓試驗(yàn)。該方式將大幅度降低設(shè)備重量，成倍減少投 資。
[000引本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是；一種內(nèi)拉式超高壓大直徑鋼管水壓 試驗(yàn)機(jī)，包括活塞缸缸體及位于其兩端的前蓋和后蓋，還包括位于缸體內(nèi)的活塞、活塞桿、 用于固定活塞與活塞桿的后端銀齒形螺母、用于傳力給被試鋼管的前端銀齒形螺母、用于 密封固定被試鋼管的內(nèi)密封模具和外密封模具；所述活塞將缸體分割為無(wú)桿腔和有桿腔， 所述活塞桿貫穿被試鋼管，所述被試鋼管通過(guò)內(nèi)密封模具被壓在所述缸體的前蓋上，所述 前端銀齒形螺母、后端銀齒形螺母位于活塞桿的兩端。
[0009] 其中，所述有桿腔向后作用在活塞上的液壓力通過(guò)活塞桿的后端銀齒形螺母和 前端銀齒形螺母將裝在活塞桿外的被試鋼管W及套入被試鋼管兩端的內(nèi)密封模具和外密 封模具=者拉壓在缸體的前蓋上，該作用力與有桿腔內(nèi)向前作用在前蓋上的液壓力相向平 衡，使被試鋼管內(nèi)形成了環(huán)柱形封閉空間。
[0010] 其中，所述被試鋼管內(nèi)環(huán)柱形封閉空間有兩個(gè)對(duì)外孔道，一個(gè)是開在內(nèi)密封模具 下方的進(jìn)水管道，另一個(gè)是開在外密封模具最上方的排氣管道。
[0011] 其中，所述被試鋼管最高可承受的試驗(yàn)壓力為HOMPa。
[0012] 缸體有桿腔內(nèi)高壓液體對(duì)活塞向后作用的拉力，通過(guò)活塞桿兩端的銀齒形螺母， 將裝在活塞桿外的被試鋼管及套入其兩端的密封模具=者緊緊地拉壓在缸體的前蓋上。由 于被試鋼管兩端密封模具的密封作用，使被試鋼管內(nèi)形成了環(huán)柱形封閉空間。然后就可W 對(duì)鋼管進(jìn)行水壓試驗(yàn)。就是因?yàn)榭刻自诒辉囦摴軆?nèi)的活塞桿向后的拉力實(shí)現(xiàn)封堵密封鋼管 兩端進(jìn)行水壓試驗(yàn)，所W稱為"內(nèi)拉式"。W區(qū)別傳統(tǒng)的靠外部框架形成外力施壓于鋼管兩 端實(shí)現(xiàn)封堵密封而進(jìn)行水壓試驗(yàn)的"外壓式"。
[0013] 一種用于上述鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)，包括與試驗(yàn)機(jī)連接的為活塞前后移動(dòng) 提供動(dòng)力的低壓油動(dòng)力系統(tǒng)、用于控制活塞桿運(yùn)動(dòng)的電液閉環(huán)控制系統(tǒng)、用于為被試鋼管 內(nèi)環(huán)柱形封閉空間形成超高壓提供動(dòng)力的高壓水累蓄勢(shì)器動(dòng)力系統(tǒng)、低壓供水系統(tǒng)、油壓 驅(qū)動(dòng)裝置等。
[0014] 其中，所述低壓油動(dòng)力系統(tǒng)由兩臺(tái)螺桿累、低壓油罐及油位顯示控制器、多種低壓 閥及油箱等組成。
[00巧]其中，所述電液閉環(huán)控制系統(tǒng)由帶按鈕的電手柄、化C、比例閥、旋轉(zhuǎn)編碼器及四閥 分配器等組成。
[0016] 其中，所述高壓水累蓄勢(shì)器動(dòng)力系統(tǒng)由高壓柱塞水累、高壓水罐及水位顯示控制 器、充氮車、最低液面閥和高壓閩閥等組成。
[0017] 其中，所述低壓供水系統(tǒng)由離屯、累、低壓水罐及水位顯示控制器、幾種低壓閥及水 箱等組成。
[001引其中，所述油壓驅(qū)動(dòng)裝置由葉片累、皮囊式蓄能器、比例閥、開關(guān)閥、壓力閥和油箱 等組成。
[0019] 被試鋼管內(nèi)環(huán)柱形封閉空間只有兩個(gè)對(duì)外孔道；一個(gè)是開在內(nèi)密封模具下方的進(jìn) 水管道，用于充低壓水、高壓水和增壓至超高壓，最后卸壓；另一個(gè)是開在外密封模具最上 方的排氣管道，設(shè)有超高壓排氣閥、充水監(jiān)測(cè)器。先向此空間充1.OMI^a的低壓水或乳化液， 在不斷充水的同時(shí)，逐步將封閉空間內(nèi)存留的空氣經(jīng)設(shè)有超高壓排氣閥的排氣管道排擠出 封閉空間。當(dāng)將空氣排完接著排出低壓水時(shí)，充水監(jiān)測(cè)器發(fā)出信號(hào)，關(guān)閉超高壓排氣閥和超 高壓充水閥。此時(shí)封閉空間充滿了l.OMI^a的低壓水。接著，將被試鋼管內(nèi)壓力充至30MPa。 再利用增壓器將壓力增至要求的試驗(yàn)壓力（最高可達(dá)HOMI^a超高壓）。保壓并觀察到規(guī)定 的時(shí)間得出結(jié)論后，用超高壓卸壓閥把鋼管內(nèi)超高壓水卸到常壓。最后，卸掉缸體有桿腔壓 力后，無(wú)桿腔進(jìn)液（1.5MPa)推動(dòng)活塞帶著活塞桿和被試鋼管稍稍前行，至被試鋼管與內(nèi)密 封模具脫離，放空鋼管內(nèi)的全部水或乳化液，落入地下集水池回收再利用。
[0020] 有益效果：
[0021] 本發(fā)明可W對(duì)大直徑厚壁無(wú)縫鋼管進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)，具備W下優(yōu)勢(shì)：
[0022] 1、內(nèi)拉式鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)在內(nèi)部形成內(nèi)力封閉環(huán)鏈，不需要任何外力就可對(duì)鋼管 進(jìn)行超高壓水壓試驗(yàn)；
[0023] 2、活塞桿在被試鋼管內(nèi)部，減少受力面積，減少端面液壓作用力和相應(yīng)的設(shè)備體 積、重量；
[0024] 3、設(shè)置高壓（30MPa)水累蓄勢(shì)器動(dòng)力系統(tǒng)，配置少，動(dòng)力大；
[0025] 4、用差動(dòng)活塞缸體做為超高壓水壓增壓器，將高壓水由30M化增至140MPaW上超 高壓，增壓速度快；
[0026] 5、用差動(dòng)活塞缸體做為高壓油壓增壓器，并用30MPa高壓水做動(dòng)力，將1. 5MI^a低 壓油增壓至35MPa，增壓速度快；
[0027] 6、由螺桿累和低壓油罐組成的1. 5MI^a低壓油動(dòng)力系統(tǒng)，壓力平穩(wěn)，流量可滿足移 動(dòng)活塞速度lOmm/s;
[002引 7、缸體的活塞桿前、后移動(dòng)由電液閉環(huán)控制系統(tǒng)操縱四閥分配器完成，直接操作 電手柄控制油缸活塞桿平穩(wěn)精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)；
[0029] 8、由離屯、累和低壓水罐組成的1.OMI^a低壓供水系統(tǒng)，向被試鋼管充水速度快，時(shí) 間短。
[0030] 9、彌補(bǔ)了此前日漸成熟地外壓式原理的傳統(tǒng)水壓試驗(yàn)方式的不足，將填補(bǔ)大直徑 鋼管的超高壓水壓試驗(yàn)設(shè)備的頂端承壓能力范圍的空白。并且可W大幅度降低設(shè)備重量， 成倍減少投資。
[0031] 10、改變了提高鋼管水壓試驗(yàn)的試壓能力的努力方向，W適應(yīng)隨著大直徑鋼管的 廣泛應(yīng)用及制造能力的不斷提升，水壓試驗(yàn)設(shè)備的整體試壓能力也需要不斷加大才能滿足 其使用要求。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的 附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附是本發(fā)明為了更清楚地說(shuō)明發(fā)明實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案。下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地 介紹，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可W根據(jù)該些附 圖獲得其他的附圖。
[0033] 圖1為本發(fā)明的液壓系統(tǒng)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0035] 如圖1所示的一種內(nèi)拉式超高壓大直徑鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)及其液壓系統(tǒng)，包括活塞 缸缸體（2)及位于其兩端的前蓋和后蓋，還包括位于缸體（2)內(nèi)的活塞（4)、活塞桿巧）、用 于固定活塞（4)與活塞桿（5)的后端銀齒形螺母（3)和傳力給被試鋼管（1)的前端銀齒形 螺母巧）、用于密封固定被試鋼管（1)的內(nèi)密封模具（6)和外密封模具（7);所述活塞（4) 將缸體似分割為無(wú)桿腔（9)和有桿腔（10)，所述活塞桿妨貫穿被試鋼管（1)，