[发明专利]聚烯烃管及聚烯烃复合管内压-压扁载荷测试装置

说明书

技术领域

本发明是关于聚烯烃及其复合管等的载荷测试装置，特别涉及一种聚烯烃管及聚烯烃复合管内压-压扁载荷测试装置。

背景技术

塑料管及其复合管具有韧性好、抗冲击、耐腐蚀的性能特点，且使用寿命长，因此该类管材被越来越多地应用于石油、化工、市政等领域。早在20世纪40年代，美国等发达国家就已经开始使用塑料管，至20世纪90年代，PE管在所有燃气输送管中所占比例已超过90%。根据塑料管道数据库委员会PPDC(Plastic Pipe Database Committee)统计，2008年全美塑料主管线相比于2006年增长了55655 km，塑料设施总数增加了230万件，塑料管使用量呈逐年上升趋势，而在国内，PE管自20世纪90年代开始使用，且近些年使用量不断上升。据统计，2009年塑料管道产量580．4万吨，同比增长18.9%，其中PE管约占总量的29%；2010年1～9月塑料管道生产量552.81万吨，同比增长28.23％。增强塑料复合管作为新兴管道，同样保持了迅猛的发展势头。由国内外的统计可以看到，塑料及其复合管材的使用数量与规模逐渐扩大，但另一方面，塑料及其复合管施工操作人员技术素养有待提高，管理维护人员对塑料及复合管性能特点的认识不足、对管道维护的重视不够及管理规范性不强，因此塑料及复合管在施工与应用阶段发生的事故并不鲜见。根据研究人员调研结果显示，塑料及其复合管的失效原因按照载荷分类又可以分为：弯曲载荷、挤压载荷以及点载荷等。这些载荷各自单独作用或耦合作用于承载内压的聚烯烃管及其复合管，便构成了管道的复杂载荷受载。

针对塑料管及其复合管力学性能的研究已经有一段时间，但传统的研究主要关注管材、管件承受单一内压载荷时的力学性能，如短时爆破试验研究、长时静液压试验研究等，而没有考虑管道实际工作中可能承受的挤压载荷、弯曲载荷以及点载荷，以及由这些载荷引起的管道失效风险。其中一重要原因是由于缺少相应的测试方法及设备，导致塑料管及其复合管在复杂载荷下的性能特性研究难以开展。因此，能够弥补现有试验设备的空缺，对塑料管及其复合管做荷载测试的装置需求强烈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种可以在不同温度环境下进行试验的聚烯烃管及聚烯烃复合管内压-压扁载荷测试装置。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种聚烯烃管及聚烯烃复合管内压-压扁载荷测试装置，包括用于维持待测管材内部水压的内压加载装置，以及压扁加载装置；待测管材的两端设密封装置，所述内压加载装置与其中一端的密封装置相连；该装置还包括桁架和恒温水槽，桁架的承载梁位于恒温水槽上方且与其平行；承载梁的两端分别装有一根竖直向下的悬吊柱，在悬吊柱底端各设有一个用于固定待测管材的圆形卡箍，卡箍圆心的连接线与两悬吊柱的轴线相互垂直且共面；该装置还包括加载平板与支撑座，平板下表面与支撑座上表面平行，两者之间用于放置待测管材的中段；压扁加载装置包括加载机构和传动装置，传动装置和支撑座安装在桁架上；加载平板的上侧通过杆件、传动装置与加载机构相连，加载机构提供动力使加载平板实现竖直方向往复运动；所述杆件中装有载荷测试装置，用于测得施加的力载荷或位移载荷；加载机构还连接一个控制器，通过对压扁加载装置的控制来调节载荷的大小和加载速率，并在试验过程中实时记录管材中段承受的力与发生的位移。

本发明中，在两端悬吊柱的底端相对设置两个向下凸出的悬吊臂，其内侧各设一个三角支撑架；每个悬吊臂的端部均开设一个销孔，两个销孔具有相同的内径，其圆心共线且圆面相互平行；在所述用于固定待测管材的圆形卡箍两侧分设固定件，其两个端面之间的距离小于两悬吊臂内侧的间距；卡箍固定件的两个端面上设共轴的销孔，其内径与悬吊臂端部销孔的内径相同，并通过销钉实现在悬吊臂端部的安装；圆形卡箍的结构分为上下两部分，两部分的结构完全相同且关于分割面对称；在卡箍两侧的固定端还贯设竖向的螺栓孔，并通过固定螺栓实现卡箍及销钉的紧固。

本发明中，设加载平板的长度为L₁，待测管材两端卡箍之间的距离为L₂，待测管材公称直径为D₀，则L₂- L₁≥4 D_0 。

本发明中，设待测管材的末端到用于固定待测管材的圆形卡箍之间距离为L₃，则L₃值取为待测管材直径的2～5倍。