外弯矩作用下高温管道法兰测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种外弯矩作用下高温管道法兰测试系统，它包括左管道、右管道，以及连接左管道和右管道的法兰，所述法兰采用垫片进行密封，左管道、右管道、法兰形成法兰待测空腔；左管道通过阀门与泵连接，右管道与盲板焊接；法兰待测空腔内设有温度传感器、压力传感器、电加热装置；所述法兰外设置有法兰泄漏测试机构，所述法兰泄漏测试机构包括由测漏壁围成的测漏空腔，所述测漏壁上设有排气阀门、底流口阀门，所述测漏空腔内设有温度传感器、压力传感器；所述系统还包括外弯矩加载机构和应力测试机构。本发明专利技术应力测定准确，泄漏测定准确率高，对科研和工程皆具有较强的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
外弯矩作用下高温管道法兰测试系统
本专利技术涉及一套法兰测试系统，具体涉及一种外弯矩作用下高温管道法兰测试系 统。
技术介绍
法兰连接是石油化工设备中常用的连接方式，因其具有易于拆卸安装的优点，广 泛应用于石化、核电、冶金、制药等行业的压力容器及管道中。随着经济发展与能源供应的 矛盾日益突出，炼油及化工技术迅速发展，各种炼化装置中普遍存在高温高压工况。在高温 操作条件下，法兰可能发生偏转、翘曲、蠕变、裂纹扩展等变化，法兰各部分应力变化复杂； 在有外弯矩作用时，法兰各部分应力特征也会有很大变化，偏转、翘曲、裂纹可能加剧泄漏。 高温法兰泄漏是石油化工等企业发生重大事故的主要原因之一。因此，我们有必要设计一 种外弯矩作用下高温管道法兰测试系统对在外弯矩作用下高温法兰的泄漏率以及法兰上 复杂的应力进行分析，以保证管道连接的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种外弯矩作用下高温管道法兰测试系统，所述测试系统 应用于外弯矩作用下的高温法兰，能准确测试法兰外壁的应力和法兰泄漏，保证生产、施工 的顺利进行。 本专利技术是这样实现的：一种外弯矩作用下高温管道法兰测试系统，它包括左管道、 右管道，以及连接左管道和右管道的法兰，所述法兰采用垫片进行密封，左管道、右管道、法 兰形成法兰待测空腔； 所述左管道通过阀门与泵连接，所述右管道与盲板焊接；所述法兰待测空腔内设 有温度传感器、压力传感器、通过电热器电柜控制的电加热装置； 所述法兰外设置有法兰泄漏测试机构，所述法兰泄漏测试机构包括由测漏壁围成 的测漏空腔，所述测漏壁上设有排气阀门、底流口阀门，所述排气阀门、底流口阀门也可用 于充入介质，所述测漏空腔内设有温度传感器、压力传感器； 所述系统还包括外弯矩加载机构和应力测试机构，所述外弯矩加载机构包括液压 加载装置，所述液压加载装置向左、右管道施加力，在法兰连接处的管道上形成外力矩，力 矩大小可自由调节，所述应力测试机构包括应变片，应变片通过排线与应变仪和计算机连 接。 所述应变片均匀分布在左管道圆筒段、右管道圆筒段、法兰锥颈段和法兰盘外壁 上。 本外弯矩作用下高温管道法兰测试系统中，法兰待测空腔的左端设置有一台泵， 在泵的输出管线上有一个阀门，输出管线直接与左管道接通，用泵将介质输送到法兰待测 空腔内，并在法兰待测空腔内设置压力传感器和温度传感器，该温度传感器监测法兰待测 空腔内介质的温度，该压力传感器测量法兰待测空腔内的压力；管道的下方设置有支撑支 架，管道上方设置有排气阀门；法兰采用螺栓进行连接，并用垫片进行密封；所述法兰待测 空腔的中部设置有一电加热装置，可对法兰待测空腔内介质进行加热。 所述外弯矩加载机构主要由液晶控制面板、液压加载装置、加载支架和加载臂构 成；所述液压加载装置可以由液晶控制面板来控制，根据测试的需要来进行合理的加载，即 可以提供从零加载到量程内任意想要的载荷值。加载支架与液压加载装置的伸出杆焊接为 一体。所述液压加载装置可提供量程内任意大小的力，所述加载支架上设有加载臂，加载臂 可在加载支架上左右移动，与管道下的支座共同作用，提供不同类型的弯矩，所述加载臂与 左管道、右管道接触。 所述法兰泄漏测试机构主要由测漏空腔、温度传感器、压力传感器组成；所述测漏 空腔上设置有输入测量用介质的阀门，方便在需要充入测量用介质时使用；所述测漏空腔 上设置有排气孔和底流口；所述法兰应力测试机构主要包括应变片、应变仪，所述应变片均 匀分布在管道圆筒段、法兰锥颈段和法兰盘外壁上；所述应变片的电信号变化由排线传送 到应变仪和计算机中。 本外弯矩作用下高温管道法兰测试系统主要由管道法兰连接机构（管道法兰连 接机构由泵、管道、法兰、盲板等组成）、介质加热机构、外弯矩加载机构和应力测试机构组 成，泵在法兰待测空腔内制造高压环境，法兰待测空腔的中部设置有一电加热装置，将法兰 待测空腔内介质加热到指定温度，温度、压力传感器来测量法兰待测空腔的温度、压力。所 述外弯矩加载机构在法兰两端的管道（左管道、右管道）上施加液压加载装置量程内的任 意力，该力结合管道下方的支座形成弯矩，控制力的大小即控制弯矩的大小。 本专利技术利用泵或空气压缩机为管道法兰连接机构提供高压环境，利用电加热装置 为管道法兰提供高温环境，可以做多组温度和压力情况下的测试，可以测量法兰连接在高 温高压条件承受外弯矩作用下的泄漏率。本专利技术适用于液体介质和气体介质。本专利技术不仅 能检查出法兰连接是否发生泄漏、测量泄漏率，而且可以准确测试管道圆筒段、锥颈段和法 兰盘外壁上的应力，实时监测不同压力、温度条件下的法兰上的应力水平，判断是否有内部 裂纹以及裂纹扩展情况。本专利技术应力测定准确，泄漏测定准确率高，对科研和工程皆具有较 强的指导意义。 【附图说明】 图1为本外弯矩作用下高温管道法兰测试系统的结构示意图。 图2为图1中A的放大图。 图中：1-泵、2-阀门、3-排气阀、4-左管道、5-电加热装置、6-法兰、7-液晶控制 面板、8-加载支架、9-测漏空腔、10-排气阀门、11-液压加载装置、12-垫片、13-右管道、 14-盲板、15-电热器电柜、16-右支座、17-底流口阀门、19-底流口阀门、20-温度传感器、 21-压力传感器、22-左支座、23-温度传感器、24-压力传感器、25-计算机、26-应变仪、 27-应变片、28-加载臂。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。 如图1、图2所示，一种外弯矩作用下高温管道法兰测试系统，它包括左管道4、右 管道13,以及连接左管道4和右管道13的法兰6,所述法兰6通过螺栓进行连接，并采用垫 片12进行密封，左管道4、右管道13、法兰6形成法兰待测空腔，所述左管道4上设有排气 阀3,所述右管道13上设有底流口阀门17 ; 所述左管道4通过阀门2与泵1连接，所述右管道13与盲板14焊接；所述法兰待 测空腔内设有温度传感器23、压力传感器24、通过电热器电柜15控制的电加热装置5,该温 度传感器23监测法兰待测空腔内介质的温度，该压力传感器24测量法兰待测空腔内的压 力，该电加热装置5可对法兰待测空腔内介质进行加热； 所述法兰6外设置有法兰泄漏测试机构，所述法兰泄漏测试机构包括由测漏壁围 成的测漏空腔9,所述测漏壁上设有排气阀门10、底流口阀门19,排气阀门10、底流口阀门 19不仅可排气，而且可用于输入或排除介质；所述测漏空腔9内设有温度传感器20、压力传 感器21，温度传感器20、压力传感器21可测量测漏空腔9中介质的温度和压力； 所述系统还包括外弯矩加载机构和应力测试机构，所述外弯矩加载机构包括通过 液晶控制面板7控制的液压加载装置11，所述液压加载装置11的伸出杆与加载支架8连接 为一体，所述加载支架8上设有加载臂28,所述液压加载装置11可提供量程内任意大小的 力，所述加载臂28与左管道4、右管道13接触，加载臂28可在加载支架8上左右移动，与右 支座16、左支座22共同作用，提供不同类型、不同大小的弯矩；所述应力测试机构包括应变 片27、计算机25和应变仪26,所述应变片27均匀分布在左管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外弯矩作用下高温管道法兰测试系统，它包括左管道、右管道，以及连接左管道和右管道的法兰，所述法兰采用垫片进行密封，左管道、右管道、法兰形成法兰待测空腔，其特征在于：所述左管道通过阀门与泵连接，所述右管道与盲板焊接；所述法兰待测空腔内设有温度传感器、压力传感器、通过电热器电柜控制的电加热装置；所述法兰外设置有法兰泄漏测试机构，所述法兰泄漏测试机构包括由测漏壁围成的测漏空腔，所述测漏壁上设有排气阀门、底流口阀门，所述测漏空腔内设有温度传感器、压力传感器；所述系统还包括外弯矩加载机构和应力测试机构，所述外弯矩加载机构包括液压加载装置，所述液压加载装置向左管道和右管道施加力，与支座共同作用，在法兰连接处的管道上形成外力矩，力矩大小能自由调节，所述应力测试机构包括应变片，应变片通过排线与应变仪和计算机连接。

【技术特征摘要】
1. 一种外弯矩作用下高温管道法兰测试系统，它包括左管道、右管道，以及连接左管道 和右管道的法兰，所述法兰采用垫片进行密封，左管道、右管道、法兰形成法兰待测空腔，其 特征在于： 所述左管道通过阀门与泵连接，所述右管道与盲板焊接；所述法兰待测空腔内设有温 度传感器、压力传感器、通过电热器电柜控制的电加热装置； 所述法兰外设置有法兰泄漏测试机构，所述法兰泄漏测试机构包括由测漏壁围成的测 漏空腔，所述测漏壁上设有排气阀门、底流口阀门，所述测漏空腔内设有温度传感器、压力 传感器； 所述系统还包括外弯矩加载机构和应力测试机构，所述外弯矩加载机构包括液压加载 装置，所述液压加载装置向左管道和右管道施加力，与支座共同作用，在法兰连接处的管道 上形成外力矩，力矩大小能自由调节，所述应力测试机构包括应变片，应变片通过排线与应 变仪和计算机连接。2. 如权利要求1所述的外弯矩作用下高温管道法兰测试系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明伍，喻九阳，郑小涛，林纬，徐建民，程阳，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42