超长大口径钢管水压试验装置的研制

　　超长大口径钢管水压试验装置是钢管制造企业用以控制钢管生产质量的重要检测设备。这类设备没有现成的系列产品, 需要预订后再专门设计制造, 并且要针对不同的产品规格,设计相应的密封夹具。1998 年至 1999 年间笔者为广西明阳石油钢管厂和云南昆明大石坝钢管厂设计制造了两套。该装置具有结构合理、安全可靠、自动化程度高、生产效率高、成本低等特点, 一人操作即可完成试验。以 φ600mm, 长 8m 的钢管作试压检验为例, 检测一根仅需 15min 即可完成, 每套成本仅 5 万元。兹将设计、研制及应用作如下小结, 供同行参考。

　　1 装置主要技术要求

　　( 1) 水压试验钢管的管径最小规格为 D=219mm, 壁厚δ=6mm, 管长 L=8m。

　　( 2) 水压试验钢管的管径最大规格为 D=1020mm, 壁厚δ=16mm, 管长 L=8m。

　　( 3) 水压试验的公称压力按 GB/T3092- 93《低压流体输送用焊接钢管》标准技术要求规定的 P试=3.0 MPa, 稳压 5min 进行确定。

　　( 4) 水压试验时不得破坏管端及坡口, 管端密封夹具应具有良好的密封性能和装夹性能。

　　( 5) 水压试验装置试验时保正以上( 1)( 2)( 3) 条范围内各种标准规格的钢管的试验压力和稳压要求。

　　2 机架结构及液压系统的设计

　　整套装置包括机架、液压系统、密封夹具、水压机和控制台等部分组成。图 1 为装置示意图。

　　2.1 机架结构的设计

　　2.1.1 计算确定水压试验时油缸最大的设计顶压压力 P

　　因为试压的钢管的最小管径为 D=219mm, 壁厚 δ=6mm,材料的屈服极限 σs=235MPa。最大管径为 D=1020mm, 壁厚δ=16mm, 材料的屈服极限 σs=235MPa。

　　校核公式

　　式 中, P ———水压试验时顶 压油缸最大 设 计 顶 压 压 力( kN) 。由 ( 2) 、( 3) 式计算后确定选取: P=2452kN( 相当于250tf) 。

　　A ———钢管管径截面积 ( mm2)

　　[σ] ———材料的许用应力 ( 取 180MPa)

　　以 D=219mm 钢管计算:

　　校核公式:

　　式中, P1———计算 D=219mm 钢管水压试验时顶压油缸顶压压力 ( kN)

　　A1———钢管管径截面积( mm2)

　　P试———水压试验的公称压力 ( 按 3.0 MPa 计)

　　代入( 2) 式得:

　　P1= P试×A1=113.00 kN( 相当于 11.53tf) 。

　　以 D=1020mm 钢管计算:

　　校核公式:

　　式中, P2———计算 D=1020mm 钢管水压试验时顶压油缸顶压压力( kN)

　　A2———钢管管径截面积( mm2)

　　P试———水压试验的公称压力 ( 按 3.0MPa 计)

　　代入( 3) 式得:

　　P2= P试×A2=2451k N( 相当于 250tf)