[发明专利]一种高温高压静液压强度试验设备及其试验方法

说明书

本发明公开了一种高温高压静液压强度试验设备及其试验方法，其设备的承压容器的中空筒体的内部固定待测工件，压力调节系统通过管道将外部液体源至少与承压容器内部连通，加热系统设置为至少对承压容器内部的液体进行加热，换热设备的高温侧与承压容器内部的液体连通，压力传感器和温度传感器至少检测承压容器的中空筒体内部的压力和温度，控制台使得所述承压容器内的压力大于承压容器内部液体在实时检测温度下的饱和蒸汽压，该试验设备可用于管材在高温高压环境下的寿命预测试验以及试样的老化试验。本发明的试验设备和方法突破了现有静液压强度试验温度局限在100℃以内，无法对耐热工程塑料管材进行高温静液压试验预测寿命的限制。

技术领域

本发明涉及静液压强度试验技术领域，具体涉及一种高温高压静液压强度试验设备及其试验方法。

背景技术

非金属管道的设计使用寿命通常为50年，无法直接对管道进行试验得到其寿命，通常采用加速试验的方式对管道寿命进行预测。目前我国通常参考《GB/T 18252 塑料管道系统用外推法确定热塑性塑料材料以管材形式的长期静液压强度》采用静液压强度试验预测管材寿命，该标准中对静液压强度试验的试验温度选取、内压水平与时间范围均做出了要求。静液压强度试验的原理为热塑性材料具有粘弹性，会呈现出时温等效的现象，同一力学松弛现象既可以在较高温度、较短时间内观察到，也可以在较低温度较长时间内观察到。因此静液压强度试验通过提高试验温度，加快管材的破坏过程，缩短试验的时间，以预测管材在较低温度时的寿命。

现有的静液压强度的试验设备通常只能在100℃以下进行试验，100℃以上的水会发生沸腾，无法进行静压试验，且现有技术中对于静液压强度试验设备的设计与改进也主要针对设备结构进行优化设计，以满足不同尺寸管材测试需求，或方便试验过程中相关参数的获取，例如中国专利CN209432613U中通过对静液压设备增加支撑与连接装置使其能对大口径管材进行静液压试验，CN112025576B中通过对阀门的设计保障静液压试验过程中的密封紧固效果。

随着材料领域相关研究不断深入，材料的耐温性能不断提升、寿命不断延长，相应的材料静液压强度试验的时间也不断延长。标准中要求在选定的试验条件下，应至少有4个观察值的破坏时间超过7000小时，至少1个观察值的破坏时间超过9000小时，而现状可能是管材静液压强度试验的时间超过7000小时仍没有破坏点。同时塑料管道的应用场景也逐渐的多元化，例如热力管道系统、核电冷却水管道系统等，这些新的应用场景下管道的工作温度会超过100℃，其采用性能更高的工程塑料，相应的需要在更高温度下进行静液压强度试验以预测塑料管材寿命，而目前的静液压强度试验设备，无法满足对塑料管材进行100℃以上高温高压静液压强度试验的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种可进行高温高压静液压强度试验的设备以及试验方法，可以对管材进行沸点以上的高温高压静液压强度试验，以满足耐热管材进行静液压强度试验预测寿命时的需求，保障设备安全的前提下提高了静液压强度试验设备的温度上限与压力上限，同时该设备还可以用于试样在高温高压环境下的老化试验。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种高温高压静液压强度试验设备，包括：承压容器、压力调节系统、加热系统、换热设备、传感器系统和控制台；

所述承压容器形成有中空筒体，所述中空筒体的内部设有用于固定待测工件的固定装置，整个承压容器的设计要求需满足标准《GB150 压力容器》，在试验的过程中形成一个密封的试验空间；

所述压力调节系统通过管道将外部液体源至少与所述承压容器的中空筒体内部连通，向所述中空筒体中注入或排出液体形成加压或卸压，注入液体使承压容器中形成高压的环境，而排出液体使承压容器内实现卸压，便于在试验过程中保持承压容器内部压力基本不变，而在试验结束后卸压至大气压；

所述加热系统设置为至少对承压容器中空筒体内部的液体进行加热，使试验处于高温环境下，其加热的范围在常压下液体的沸腾温度与临界温度之间；