[发明专利]用于圆柱形压力气瓶或压力管道进行压力试验的方法

说明书

技术领域

本发明属于圆柱形压力气瓶或压力管道检测技术领域，特别是涉及一种用于圆柱形压力气瓶或压力管道进行压力试验的方法。

背景技术

圆柱形压力气瓶或压力管道的承受压力是其重要的技术指标。为了保证其能够正常工作，通常在出厂前或出厂后的定期维护检查工作中都必须对其进行水压试验。图1为一种目前常用的圆柱形压力气瓶进行水压试验时结构示意图。如图1所示，这种圆柱形压力气瓶主要由瓶底1、圆柱形管段2和瓶头3三部分组成，且瓶头3上设有进出液口4，其中圆柱形管段2的长度l>1.5D,D为圆柱形管段2的直径。目前常用的水压试验办法是：如试件为压力管道，首先将其两端封堵，由此在其内部形成一个密封腔，并预留一个进出液口，然后将专用的打压设备a（比如液压试验机）与压力气瓶或压力管道上的进出液口连接，之后利用打压设备a向压力气瓶或压力管道的密封腔内注入高压水，使密封腔内压力升高至水压试验压力Ph(通常取Ph=1.5Pg，Pg为压力气瓶或压力管道的公称工作压力)，并保持恒压一段时间，以检查试件是否损坏或出现异常，并根据试验结果来判定该压力气瓶或压力管道是否可以继续使用。

如果压力气瓶或压力管道的内部存在先天缺陷或加工使用缺陷，可用缺陷系数Cf来表示缺陷的严重程度，Cf=0表示无缺陷，Cf=1表示完全损坏。缺陷最常见的表现形式是裂纹，裂纹越长、越深，缺陷系数Cf越大。另外，压力气瓶或压力管道在使用过程中其上的缺陷会逐步发展变大直至破裂或爆裂，缺陷发展的速度Vf主要取决于两个参数：缺陷系数Cf和缺陷处所受应力σ，即Vf=f(σ,Cf)。当对压力管道或压力气瓶进行水压试验时，如果内部压力一定的话，受力最大的部位是圆柱形管段的周向，从而产生周向应力σc。当圆柱形管段的轴向缺陷或裂纹的缺陷系数Cf过大且超过一定值时，试件便会产生周向拉断或破裂；但是，由于压力气瓶上瓶底1、瓶头3可能存在严重缺陷，圆柱形管段2及压力管道也有可能存在严重的周向缺陷，上述缺陷的缺陷系数Cf或许很大，但由于缺陷处所受的应力较小，因此这些缺陷在普通的水压实验中不能被发现，原因是水压试验的压力值不能随意提高，否则有可能导致仍能正常使用的压力管道或压力气瓶上圆柱形管段在试验中出现周向拉断，从而产生轴向缺陷。但是，在实际使用过程中，如果存在上述没有被检出的位于瓶底1、瓶头3的严重缺陷和圆柱形管段2的周向严重缺陷以及压力管道的周向严重缺陷的话（尤其是圆柱形无缝钢瓶的瓶底，在热加工成型过程中有非常严格的加工工艺要求，工艺控制不当极易产生环状金属错层裂纹），由于这些缺陷严重、缺陷系数Cf大，因此尽管在实际工作中缺陷部位所受的应力值较小（通常小于圆柱形管段的周向应力σc），但缺陷发展速度仍很快，因此有可能在正常使用期内（即前、后两次检修压力试验期间）出现压力气瓶的瓶头3、瓶底1部位的破裂或圆柱形管段的轴向拉断或破裂，或压力管道的轴向拉断或破裂的问题，从而造成安全事故。

可见，上述常规的水压试验办法存在下列缺陷：只能发现试件上圆柱形管段存在的轴向严重缺陷，而不能发现存在于试件上圆柱形管段的周向严重缺陷或瓶头、瓶底部位的严重缺陷，而这些严重缺陷的存在有可能会导致压力气瓶或压力管道在使用过程中发生意外，从而产生瓶头、瓶底破裂或圆柱形管段的轴向拉断或破裂。另外，除了压力试验外，虽然x光照相、磁粉探伤、超声波成像等也是检测缺陷的常用手段，但由于这些手段通常准确性较差，操作复杂且费用高，因此也无法直观、准确地探测出上述试件上存在的上述形式的严重缺陷。

此外，对于仅在圆柱形管段外圆周面布设线型变形量传感器或防爆护套作为防爆装置的压力气瓶或压力管道来说，上述的常规水压试验方法会造成防爆装置无法检测出或减弱除圆柱形管段周向拉断或破裂外的，发生在压力气瓶或压力管道的其它部位及其它方向的不同形式的破裂，也就是说防爆装置存在防爆盲区。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于圆柱形压力气瓶或压力管道进行压力试验的方法。

为了达到上述目的，本发明提供的用于圆柱形压力气瓶或压力管道进行压力试验的方法包括按顺序进行的下列步骤：

1）在作为试件的压力气瓶上圆柱形管段或压力管道的外圆周面上设置约束装置，并利用约束装置对圆柱形管段或压力管道外圆周面施加周向压应力，以减小周向拉应力；

2）利用打压设备将高压水注入压力气瓶或压力管道的密封腔内至压力达到Py，并保持恒压一段时间，压力Py大于无约束水压试验中所采用的压力Ph，以检查试件是否损坏或出现异常，并根据试验结果来判定该压力气瓶或压力管道是否能够继续使用。