內(nèi)拉式超高壓大直徑鋼管水壓試驗機及其液壓系統(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 機，特別是指一種內(nèi)拉式超高壓大直徑鋼管水壓試驗機及其液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為滿足電力、石化、船舶、鍋爐、軍工等行業(yè)在結(jié)構(gòu)、輸送等用途上對大直 徑厚壁無縫鋼管的需求，我國已涌現(xiàn)出多臺大型制管生產(chǎn)設(shè)備。隨著對鋼管的耐壓等級重 視程度的提高，作為耐壓檢測設(shè)備的大型超高壓無縫鋼管水壓試驗機是必不可缺的。
[0003] 鋼管水壓試驗機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)定的一段時間，觀察鋼管是否有泄漏、爆裂現(xiàn)象等缺陷，進 而判斷該鋼管是否達到試壓要求。
[0004] 目前，傳統(tǒng)的水壓試驗機就是臺大型邱式水壓機，靠S根W上柱子將兩端固定梁 聯(lián)結(jié)起來形成受力框架。其中一個固定梁內(nèi)有水壓缸，它的柱塞對鋼管兩端的密封模具施 力，封堵鋼管兩端后進行水壓試驗。
[0005] 該種傳統(tǒng)的邱式水壓試驗機的受力原理是靠外部框架來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，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機可用框架梁加絲杠螺母來承受鋼管兩端軸向液壓力。
[0006] 但是，傳統(tǒng)外壓式水壓試驗原理用于超高壓大直徑鋼管水壓試驗就不太適宜。例 如，無縫鋼管最大外徑可達1320mm，壁厚達200mm，試驗壓力達140MPa。，對該么大直徑鋼管 進行超高壓水壓試驗，需在鋼管兩端施加相向封堵軸向力過萬噸，也就是要用100MNW上 傳統(tǒng)的邱式水壓試驗機進行超高壓水壓試驗。封堵鋼管兩端軸向液壓力的外壓力太大，需 近萬噸甚至超萬噸的邱式水壓機，少則也需幾千噸。整體設(shè)備重量大，造價高，被試鋼管批 量小，利用率低，投資回報率低。但有時該個水壓試驗是必需的，為了解決該個矛盾，本發(fā)明 專利提出內(nèi)拉式超高壓大直徑鋼管水壓試驗機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提出一種內(nèi)拉式水壓試驗原理的超高壓大直徑 鋼管水壓試驗機及其液壓系統(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現(xiàn)封 堵密封而進行水壓試驗的外壓式，內(nèi)拉式水壓試驗機是依靠套在被試鋼管內(nèi)的活塞桿向后 的拉力實現(xiàn)封堵密封鋼管兩端進行水壓試驗。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 試驗機，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 封磨具=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對外孔道，一個是開在內(nèi)密封模具 下方的進水管道，另一個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壓力為HOMPa。
[0012] 缸體有桿腔內(nèi)高壓液體對活塞向后作用的拉力，通過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 對鋼管進行水壓試驗。就是因為靠套在被試鋼管內(nèi)的活塞桿向后的拉力實現(xiàn)封堵密封鋼管 兩端進行水壓試驗，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 端實現(xiàn)封堵密封而進行水壓試驗的"外壓式"。
[0013] 一種用于上述鋼管水壓試驗機的液壓系統(tǒng)，包括與試驗機連接的為活塞前后移動 提供動力的低壓油動力系統(tǒng)、用于控制活塞桿運動的電液閉環(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力的高壓水累蓄勢器動力系統(tǒng)、低壓供水系統(tǒng)、油壓 驅(qū)動裝置等。
[0014] 其中，所述低壓油動力系統(tǒng)由兩臺螺桿累、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，所述高壓水累蓄勢器動力系統(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對外孔道；一個是開在內(nèi)密封模具下方的進 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，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，充水監(jiān)測器發(fā)出信號，關(guān)閉超高壓排氣閥和超 高壓充水閥。此時封閉空間充滿了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壓力（最高可達HOMI^a超高壓）。保壓并觀察到規(guī)定 的時間得出結(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，無桿腔進液（1.5MPa)推動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對大直徑厚壁無縫鋼管進行水壓實驗，具備W下優(yōu)勢：
[0022] 1、內(nèi)拉式鋼管水壓試驗機在內(nèi)部形成內(nèi)力封閉環(huán)鏈，不需要任何外力就可對鋼管 進行超高壓水壓試驗；
[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)水累蓄勢器動力系統(tǒng)，配置少，動力大；
[0025] 4、用差動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、用差動活塞缸體做為高壓油壓增壓器，并用30MPa高壓水做動力，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低壓油動力系統(tǒng)，壓力平穩(wěn)，流量可滿足移 動活塞速度lOmm/s ;
[002引 7、缸體的活塞桿前、后移動由電液閉環(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)運動；
[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 間短。
[0030] 9、彌補了此前日漸成熟地外壓式原理的傳統(tǒng)水壓試驗方式的不足，將填補大直徑 鋼管的超高壓水壓試驗設(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。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的 附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附是本發(fā)明為了更清楚地說明發(fā)明實施例 或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案。下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地 介紹，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，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。
【具體實施方式】
[0034] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[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機及其液壓系統(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) 將缸體似分割為無桿腔（9)和有桿腔（10)，所述活塞桿妨貫穿被試鋼管（1