一种用于复合材料管试压实验的扣压接头

文档序号:103415 发布日期:2021-10-15 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于复合材料管试压实验的扣压接头 (Buckling and pressing joint for composite material pipe pressure test experiment ) 是由 娄敏 王阳阳 王宇 王森 代文涛 于 2021-06-11 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种用于复合材料管试压实验的扣压接头,包括:扣压接头、连接部以及控制机构;所述扣压接头分别安装在复合材料实验样管的两端,用于通过扣压机对复合材料管的端部进行密封;所述连接部用于将所述扣压接头与加压装置进行连接;所述控制机构安装在连接部上,用于控制加压装置对复合材料管的加载速度和充压值。本发明装置相连,固定效果好,不易发生试样滑动和脱落。(The invention provides a withholding joint for a composite material pipe pressure test experiment, which comprises: the buckling connector, the connecting part and the control mechanism; the buckling and pressing joints are respectively arranged at two ends of the composite material experiment sample pipe and are used for sealing the end part of the composite material pipe through a buckling and pressing machine; the connecting part is used for connecting the buckling and pressing joint with a pressurizing device; the control mechanism is arranged on the connecting part and used for controlling the loading speed and the pressurizing value of the pressurizing device to the composite material pipe. The device of the invention is connected, has good fixing effect and is not easy to slide and fall off the sample.)

一种用于复合材料管试压实验的扣压接头

技术领域

本发明材料力学试验装备技术领域,尤其涉及一种用于复合材料管试压实验的扣压接头。

背景技术

复合材料管道由于具有较高的刚度重量比、较强的抗疲劳性能和较好的耐腐蚀性能等独特优势,已被越来越多的接受为传统海上金属管道的重要替代品。在过去的几年中,复合材料管道已经被用于近海领域,主要是作为注水管道和原油输送管道。随着人们对复合材料压力容器的研究越来越深入,深水立管/隔水管发展成为其未来的应用趋势。随着其应用水深逐渐增加且需要实现长距离输油,因此承压能力成为复合材料管道设计的重要指标。若低估管道承压能力,则可能导致管道在运营期失效,在环境、经济和地缘政治方面产生灾难性的后果。另一方面,由于海上管道通常很长,稍微高估其承压能力将导致大量额外的制造和运输成本。复合材料试压实验是评估其承压能力的一种重要手段。

复合材料管道的试压实验通常是采用固定装置固定管道,利用爆破试验机采用恒定速率充水/气的方式测定其承压能力,同时观察和记录管道的承压能力。由于复合材料管道主要材料为聚合物,在样管接头扣压安装过程易造成管道端部损伤进而导致实验失败。且在保证管道密封的前提下,加压接口处成为了管道的易损部位。对于远距离油气输送管道,需要较高的承压能力,因此实验样管扣压接头的设计对于实验成败的重要性更加突出。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷,提供一种能够适应复合材料管道试压实验的扣压接头。

一种用于复合材料管试压实验的扣压接头,包括:扣压接头、连接部以及控制机构;

所述扣压接头分别安装在复合材料实验样管的两端,用于通过扣压机对复合材料管的端部进行密封;

所述连接部用于将所述扣压接头与加压装置进行连接;

所述控制机构安装在连接部上,用于控制加压装置对复合材料管的加载速度和充压值。

进一步地,如上所述的用于复合材料管试压实验的扣压接头,扣压接头包括:扣压接头内芯和扣压接头外套;

所述扣压接头内芯包括:管内部分与管外部分,所述管内部分安装在复合材料实验样管的内部,所述管外部分安装在复合材料实验样管的外部用于与扣压机固定连接;

在扣压接头内设置有充压通道,该充压通道一端与复合材料实验样管的内部连通,一端与加压装置连通。

进一步地,如上所述的用于复合材料管试压实验的扣压接头,在所述管内部分上设置有倒齿。

进一步地,如上所述的用于复合材料管试压实验的扣压接头,在所述管内部分与管外部分之间设置有凸起,所述充压通道贯穿凸起后与所述加压装置连通。

进一步地,如上所述的用于复合材料管试压实验的扣压接头,所述管内部分的长度L长于扣压接头外套的长度。

进一步地,如上所述的用于复合材料管试压实验的扣压接头,所述连接部包括:直角接头、和高压油管;

所述高压油管的一端与直角接头连通,另一端与加压装置连通;

所述直角接头通过凸起与所述充压通道连通。

进一步地,如上所述的用于复合材料管试压实验的扣压接头,所述控制机构包括:高压球阀、第一转换接头,第二转换接头;

所述高压球阀安装在高压油管上,高压球阀的一端通过所述第二转换接头与高压油管连通,另一端通过第一转换接头与加压装置连通。

本发明的优点:1、本装置采用金属内芯及接头外套组成的扣压接头与固定装置相连,固定效果好,不易发生试样滑动和脱落。2、内芯在样管内外长度均长于接头外套,在样管断口处适当加粗,即可以避免在扣压过程中损伤管道,同时可以保证样管的密封性,也为安装连接部提供了位置。3、采用高压球阀控制加载速度和加载压力,可以提高试压实验的成功率同时可以支持样管开展带压拉伸、带压弯曲等组合荷载实验,拓宽了扣压接头的适用范围。4、本装置各组件之间多采用螺纹连接,使用简单方便。5、本转置在实验过程中的所采用的内芯、连接部及高压球阀都可以循环利用,可以有效降低实验成本。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构图;

图2为本发明装置的剖面视图;

图3为扣压接头内芯的细节图;

附图标记:

1-扣压接头内芯;2-扣压接头外套;3-第一转换接头;4-高压球阀;5-复合材料实验样管;6-直角接头;7-高压油管;8-第二转换接头,11-管外部分;12-凸起;13-倒齿;9-充压通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面本发明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作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。

本发明装置是针对复合材料管道试压实验而设计的一种扣压接头,该接头既要达到实验的固定和加压要求,同时还要更好的保护管道端部不会发生损伤,保障管道试压实验的顺利开展,为达到以上目的,本发明采用利用扣压式接头与转换接头及高压球阀相结合的方式实现复合材料管道密封、固定及加压要求。

具体地,该接头主要分为三个部分:第一部分为:扣压接头,所述扣压接头分别安装在复合材料实验样管5的两端,用于通过扣压机对复合材料管的端部进行密封。该扣压接头包括:扣压接头内芯1和扣压接头外套2。所述扣压接头内芯1包括:管内部分与管外部分11,所述管内部分安装在复合材料实验样管5的内部,所述管外部分11安装在复合材料实验样管5的外部用于与扣压机固定连接;

在扣压接头内设置有充压通道9,该充压通道9一端与复合材料实验样管5的内部连通,一端与加压装置连通。

所述扣压接头内芯1一端加工有倒齿13,所述管外部分11安装在管道两端用于在实验机上进行固定;在倒齿13与管外部分11之间设置有凸起12,该凸起12用于安装加压装置时进一步密封管道端口;扣压接头内芯1在管内的长度L需要长于扣压接头外套2,以避免在扣压过程中损伤管道端部(在实际的扣压过程中,如果扣压接头内芯1在管内内芯长度L短于或等于扣压接头外套2的长度,在扣压的时候会损伤实验管段与接头连接处,因为扣压过程会对增强层产生一个集中力,纤维和基体材料的承担竖向压力的能力不够强,因此扣压过程会损坏连接处导致实验破坏位置出现在接头处。根据规范要求,损伤失效位置不可出现在接头处,因此为了避免管道接头处变成薄弱点,提高实验成功率,要求接头内芯长度L长于扣压接头外套2的长度)。

第二部分为:连接部,用于将安装在复合材料试管两端的所述扣压接头与加压装置进行连接,该连接部主要由直角接头6和高压油管7组成。所述高压油管7的一端与直角接头6连通,另一端与加压装置连通;

所述直角接头6通过凸起12与所述充压通道9连通。

第三部分为:控制机构,所述控制机构安装在连接部上,用于用于控制加压速度也可控制管道内部的压力大小。该控制结构包括:高压球阀4、第一转换接头3、第二转换接头8;高压球阀4不仅可以支持实验样管进行试压实验,也支持样管进行带压拉伸、弯曲等组合荷载实验。本发明装置是将复合材料管道试样通过扣压接头密封,在扣压接头内芯预留充压通道9,通过连接部将样管和加压装置连接,实现实验样管与加载实验机连接进行加压的目的。最后采用高压球阀对加压过程和加载压力进行控制,有助于更好的开展复合材料管道的试压实验,同时也支持实验样管进行带压拉伸、带压弯曲等组合荷载实验。本发明采用高压球阀控制加载速度和加载压力,可以提高试压实验的成功率(在管道部分如带有内压下的拉伸实验、带内压下的扭转实验前,需要先充压并在实验过程中保证压力不泄露,加载速度和接头的密闭性是实验成功的关键保障。高压球阀可以有效的控制加载速度,同时保证实验过程中压力不泄露,继而提高实验的成功率)。

本发明适用于复合材料管试压试验的连接固定及加载,扣压接头、连接部及高压球阀的具体尺寸根据用于试验样管及加载装置的具体尺寸而调整。零件在装配前必须清理和清洗干净,不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、油污、着色剂和灰尘等。

如图1为本发明装置的整体结构示意图,图2为本发明装置的剖面视图。为方便尺寸说明,假设试验试样外径为53.6个单位,内径为41.7个单位,长度为680个单位,其中试验段长度为500个单位(内、外径指直径)。

扣压接头内芯1为金属实心结构,分为管内部分与管外部分,内芯长度为195个单位,管内部位长90个单位,外径为44个单位,管外部位长105个单位,外径为60个单位。管内部分加工有倒齿13,且管内内芯长度L要长于扣压接头外套2;管外部分可根据夹持装置样式设计为光滑或粗糙表面。内芯在样管端部的位置设计长度为20个单位、外径为75个单位的突出结构,以便安装直角接头6并设计充压通道9。充压通道9由凸起12贯通扣压接头内芯管内部分以便实现管外向管内充压。一个实验样管需要两个内芯,将样管、内芯及外套进行组装,再通过扣压机扣紧接头外套,就可以将样管与内芯扣紧,牢固的连接在一起。

连接部由直角接头6和高压油管7组成,该连接部用于将扣压接头与加压装置进行连接。所述高压油管7的一端与直角接头6连通,另一端与加压装置连通;

所述直角接头6通过凸起12与所述充压通道9连通。

连接部上安装高压球阀4以便控制加载速度和充压值。在凸起12预留接口,将直角接头6采用带活螺母连接在接口处,将两端带有活螺母的高压油管7与直角接头6及高压球阀4连接,高压油管7与高压球阀4之间采用第二转换接头8进行对接。高压球阀4采用内螺纹连接,高压球阀4与加压装置之间采用第一转换接头3进行对接。实验之前需要将实验样管在固定装置上固定,采用夹持装置夹持扣压接头内芯管外部分。

本发明提供的装置使用过程为:

(1)首先按样管的内径和长度以及夹持装置尺寸确定接头内芯的设计尺寸,加工内芯并预留连接部接口。(2)将实验样管、内芯及外套进行组装,采用扣压机扣紧。(3)将直角接头、转换接头、高压油管及高压球阀组装在一起,并与样管内芯的预留接口连接。(4)采用夹持装置夹持扣压接头内芯管外部分,对实验样管进行固定。(5)采用转换接头将高压球阀和加压装置进行连接。安装完毕。

安装完毕后,根据事先设计好的试验方案,设置实验参数,进行试压试验或其他带压实验。在实验过程中实验样管通过夹持装置被较好的固定,同时扣压接头保证了不会发生压力泄露,有利于安全准确的完成实验,从而达到实验目的。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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