[发明专利]400MPa超高压疲劳试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及超高压液压疲劳试验装置，更具体说是压力容器和压力管道最高试验压力达400MPa的超高压疲劳试验成套装置。

背景技术

超高压容器和管道广泛应用于石油化工、液压成型、采矿、新材料加工处理、军工及其它特殊场合，而这些超高压容器或管道在使用过程中往往存在压力疲劳现象，因此，对超高压容器或管道的疲劳强度研究具有重大意义。

在ZL 2007 2 0041242.0的实用新型专利中，本申请人公开了一种350MPa超高压疲劳试验系统，解决了350MPa压力级的超高压容器疲劳试验研究难题，可进行结构件或模拟结构件的疲劳试验，能够可靠地确定其疲劳极限，准确地研究其疲劳破坏规律，可以广泛应用于超高压聚乙烯生产装置中各类重要设备。但是，由于疲劳试验压力极高，系统的复杂性和控制技术等方面的困难，该系统无法完全模拟超高压聚乙烯管式反应器在实际操作中的压力循环过程。实际操作中，当循环操作压力达到上限时，由于工艺等原因导致上限出现压力波动的工况，迄今为止，还没有相关的试验装置能够为这种工况对于疲劳极限的影响以及疲劳破坏规律进行试验研究。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种400MPa超高压疲劳试验装置，用于模拟超高压容器压力循环波动的实际工况，为解决超高压容器或管道的疲劳强度研究提供试验手段的保证。

本发明解决技术问题采用如下技术方案。

本发明400MPa超高压疲劳试验装置，由液压单元、超高压单元、超高压卸压单元和控制单元构成，其结构特点是：

所述液压单元中，设置液压油箱，以高压油泵电机组为动力源，在主供油管道I中依序串联设置高压过滤器、供油单向阀和三位四通换向阀，以所述三位四通换向阀的两路输出构成两路交替工作的输油管路II和输油管路III，在所述输油管路II和输油管路III中分别设置管路II调速阀和管路III调速阀；卸压回路由管路II调速阀、管路III调速阀、三位四通阀、二位三通阀、主回路溢流阀和卸压回路溢流阀、压力表、风冷器以及卸压管路IV构成；

所述超高压单元：以离心水泵提供水源，在供水管路V中依序串联设置过滤器、电接点压力表和增压器；在超高压出水管路VI中依序串联设置超高压压力表、安全阀和超高压接头；

所述超高压卸压单元：是在超高压卸压管路VII中设置可控卸压阀、二位五通电磁阀和阻尼器；

所述控制单元：是以设置在超高压出水管路VI上的超高压压力传感器、位于液压油箱中的油温热电偶为检测信号，由计算机进行检测信号数据处理，以控制柜发出控制信号。

本发明400MPa超高压疲劳试验装置的结构特点也在于：

所述阻尼器的结构设置为，在阻尼座内腔中以各阻尼件沿轴向串联设置构成阻尼棒，所述阻尼棒的前端在阻尼座的内腔中以台阶孔抵挡，阻尼棒的另一端是以挡紧套为隔套，由端盖沿轴向抵靠，卸压孔在端盖、挡紧套、各阻尼件以及阻尼座上贯通；所述阻尼件的外周与阻尼座之间是以沿轴向并列设置的挡圈和密封圈为密封件。

设置阻尼件为同轴内外套管结构，其中外套管为金属套管，内套管为刚玉管；

本发明400MPa超高压疲劳试验装置的试验方法的特点是以大梯形波压力循环对试件进行内压疲劳试验，所述大梯形波压力循环为依序执行升压、保压，再降压的压力循环方式，直至缺陷扩展贯穿或达到预定的疲劳次数。

本发明试验方法的特点也在于在大梯形波的试验压力上限P1保压段叠加多个小梯形波，大梯形波压力下限设定为0，由所述小梯形波的下限压力P2大于0，设定大梯形波压力循环频率小于10次/分。

本发明系统的工艺原理是通过液压单元向超高压单元中增压器的低压端供应压力油，而供水管路提供的低压水经增压器增压，产生的超高压水通过超高压接头输送到超高压试验段内。本发明中设置超高压卸压单元，超高压水通过可控卸压阀和阻尼器进行卸压，在超高压疲劳试验装置的超高压卸压管路上形成微小的卸压通道，以此可以有效地控制卸压速率，在以梯形波压力循环为基础对试件进行内压疲劳试验时，在大梯形波试验压力上限保压段再叠加数个小梯形波，能够完全模拟超高压聚乙烯管式反应器等超高压设备实际操作时受到的压力循环，检验其疲劳寿命与极限是否能够满足使用要求。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明通过设置成套液压单元、超高压单元、超高压卸压单元及控制单元，可达到400MPa压力级的超高压力；