[發明專利]用于圓柱形壓力氣瓶或壓力管道進行壓力試驗的方法

有效

• 申請號: 201410161901.9
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103994930A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 張衛社
• 申請（專利權）人: 張衛社
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發明屬于圓柱形壓力氣瓶或壓力管道檢測技術領域，特別是涉及一種用于圓柱形壓力氣瓶或壓力管道進行壓力試驗的方法。

背景技術

圓柱形壓力氣瓶或壓力管道的承受壓力是其重要的技術指標。為了保證其能夠正常工作，通常在出廠前或出廠后的定期維護檢查工作中都必須對其進行水壓試驗。圖1為一種目前常用的圓柱形壓力氣瓶進行水壓試驗時結構示意圖。如圖1所示，這種圓柱形壓力氣瓶主要由瓶底1、圓柱形管段2和瓶頭3三部分組成，且瓶頭3上設有進出液口4，其中圓柱形管段2的長度l>1.5D,D為圓柱形管段2的直徑。目前常用的水壓試驗辦法是：如試件為壓力管道，首先將其兩端封堵，由此在其內部形成一個密封腔，并預留一個進出液口，然后將專用的打壓設備a（比如液壓試驗機）與壓力氣瓶或壓力管道上的進出液口連接，之后利用打壓設備a向壓力氣瓶或壓力管道的密封腔內注入高壓水，使密封腔內壓力升高至水壓試驗壓力Ph(通常取Ph=1.5Pg，Pg為壓力氣瓶或壓力管道的公稱工作壓力)，并保持恒壓一段時間，以檢查試件是否損壞或出現異常，并根據試驗結果來判定該壓力氣瓶或壓力管道是否可以繼續使用。

如果壓力氣瓶或壓力管道的內部存在先天缺陷或加工使用缺陷，可用缺陷系數Cf來表示缺陷的嚴重程度，Cf=0表示無缺陷，Cf=1表示完全損壞。缺陷最常見的表現形式是裂紋，裂紋越長、越深，缺陷系數Cf越大。另外，壓力氣瓶或壓力管道在使用過程中其上的缺陷會逐步發展變大直至破裂或爆裂，缺陷發展的速度Vf主要取決于兩個參數：缺陷系數Cf和缺陷處所受應力σ，即Vf=f(σ,Cf)。當對壓力管道或壓力氣瓶進行水壓試驗時，如果內部壓力一定的話，受力最大的部位是圓柱形管段的周向，從而產生周向應力σc。當圓柱形管段的軸向缺陷或裂紋的缺陷系數Cf過大且超過一定值時，試件便會產生周向拉斷或破裂；但是，由于壓力氣瓶上瓶底1、瓶頭3可能存在嚴重缺陷，圓柱形管段2及壓力管道也有可能存在嚴重的周向缺陷，上述缺陷的缺陷系數Cf或許很大，但由于缺陷處所受的應力較小，因此這些缺陷在普通的水壓實驗中不能被發現，原因是水壓試驗的壓力值不能隨意提高，否則有可能導致仍能正常使用的壓力管道或壓力氣瓶上圓柱形管段在試驗中出現周向拉斷，從而產生軸向缺陷。但是，在實際使用過程中，如果存在上述沒有被檢出的位于瓶底1、瓶頭3的嚴重缺陷和圓柱形管段2的周向嚴重缺陷以及壓力管道的周向嚴重缺陷的話（尤其是圓柱形無縫鋼瓶的瓶底，在熱加工成型過程中有非常嚴格的加工工藝要求，工藝控制不當極易產生環狀金屬錯層裂紋），由于這些缺陷嚴重、缺陷系數Cf大，因此盡管在實際工作中缺陷部位所受的應力值較小（通常小于圓柱形管段的周向應力σc），但缺陷發展速度仍很快，因此有可能在正常使用期內（即前、后兩次檢修壓力試驗期間）出現壓力氣瓶的瓶頭3、瓶底1部位的破裂或圓柱形管段的軸向拉斷或破裂，或壓力管道的軸向拉斷或破裂的問題，從而造成安全事故。

可見，上述常規的水壓試驗辦法存在下列缺陷：只能發現試件上圓柱形管段存在的軸向嚴重缺陷，而不能發現存在于試件上圓柱形管段的周向嚴重缺陷或瓶頭、瓶底部位的嚴重缺陷，而這些嚴重缺陷的存在有可能會導致壓力氣瓶或壓力管道在使用過程中發生意外，從而產生瓶頭、瓶底破裂或圓柱形管段的軸向拉斷或破裂。另外，除了壓力試驗外，雖然x光照相、磁粉探傷、超聲波成像等也是檢測缺陷的常用手段，但由于這些手段通常準確性較差，操作復雜且費用高，因此也無法直觀、準確地探測出上述試件上存在的上述形式的嚴重缺陷。

此外，對于僅在圓柱形管段外圓周面布設線型變形量傳感器或防爆護套作為防爆裝置的壓力氣瓶或壓力管道來說，上述的常規水壓試驗方法會造成防爆裝置無法檢測出或減弱除圓柱形管段周向拉斷或破裂外的，發生在壓力氣瓶或壓力管道的其它部位及其它方向的不同形式的破裂，也就是說防爆裝置存在防爆盲區。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種用于圓柱形壓力氣瓶或壓力管道進行壓力試驗的方法。

為了達到上述目的，本發明提供的用于圓柱形壓力氣瓶或壓力管道進行壓力試驗的方法包括按順序進行的下列步驟：

1）在作為試件的壓力氣瓶上圓柱形管段或壓力管道的外圓周面上設置約束裝置，并利用約束裝置對圓柱形管段或壓力管道外圓周面施加周向壓應力，以減小周向拉應力；

2）利用打壓設備將高壓水注入壓力氣瓶或壓力管道的密封腔內至壓力達到Py，并保持恒壓一段時間，壓力Py大于無約束水壓試驗中所采用的壓力Ph，以檢查試件是否損壞或出現異常，并根據試驗結果來判定該壓力氣瓶或壓力管道是否能夠繼續使用。