720钢管水压试验机工作特点及其故障分析

摘 要:以湖南衡阳华菱钢管有限公司大口径钢管水压试验机为例,介绍了大口径钢管水压机的工作原理,并就其综合故障进行了剖析,进而提出了解决的方案。

关键词:钢管水压机;工作特点;油水平衡;

1 工艺过程

1.1 机组工艺流程

钢管由送料装置把钢管从进料上料台架送入冲洗工位进行旋转冲洗、对齐送至试压工位夹紧对中升起至试压中心充水头、排气头前进到密封位  径向予密封 （或者端面密封） 充水、排气  增压  保压  卸压  充水头、排气头退回  钢管夹钳松开  钢管送至空水位空水  钢管送出（对试压不合格产品向下工位发信号）。

1.2 机组工艺参数

适用的钢管规格范围

钢管直径356～720mm

长度412.5m

壁厚8120mm

最大钢管重量9000kg

水压机试验压力 MAX.57Mpa;

密封型式D≤508mm采用外抱式径向密封

D＞508mm采用内涨式径向密封

内涨式径向密封的密封圈外径比钢管内径小25-50mm，便于钢管导入； 密封圈厚度仅35-40mm，试压盲区小于100mm。

同时设计Φ356～Φ720mm钢管在压力小于或等于25 MPa时进行端面密封试压。当采用端面密封时，设定管子两端的预定力，保证试压时钢管既不被顶弯，密封头也不后退。

保压时间 560s可调

保压形式增压器连续保压

来料钢管弯曲度

管体弯曲度： 5mmm

管端斜度： 7mm

试压钢管管端外形：平端或倒棱

2 水压试验机的设备构成及工作特点

2.1 水压试验机的设备构成

水压试验机是一个集机械、电气、液压和自动控制等技术为一体的现代化设备。

水压试验机主要由进料上料台架，旋转冲洗对齐装置，进料拨料装置，夹紧对中装置，试压装置，出料台架，空水装置，收集台架等组成。

2.2 水压机的工作特点

本设备是采用上下对称四梁的结构形式，中部进料。可以最大限度的满足356～720mm成品钢管试压刚度的要求。充液阀、排气阀的通径是根据实践经验优化的。排气阀、充液阀的开启、关闭都是采用力平衡机构的液压油缸控制，不是按常规利用弹簧关闭阀门。控制阀门的液压系统是恒压系统，压力不受其它机构的运行和试验压力波动的影响。阀口的研磨具有先进的工艺，并进行严格的渗漏试验，以确保密封性。阀芯、阀座的材料选择高合金钢。排气阀不但通径较大而且结构合理，试压头的放气口方位设置正确，尺寸适当,覆盖356～720mm的所有规格。通气通道设置合理，有效的提高了排气功能，加快了充液速度，提高了充水质量，减少了增压时间。试压时，钢管两端的密封，可选择采用径向大间隙密封或端面密封。

3 水压试验机的故障原因及分析

3.1充水阀或排气阀故障。

这种现象主要发生在安装和调试阶段，主要原因是施工人员工作疏忽，在施工过程中，使用氧割、电焊和砂轮切割工具时，没有清洁好管道内壁，造成污染，安装法兰密封圈时，不小心遗留密封圈残片。这些东西一旦进入充水阀或排气阀内，容易造成锥形密封面的损坏，而拆卸维修时，要花很长的时间（主要是研磨锥形密封面），因此保持管道内清洁是用好该设备的首要环节。

3.2水压机进入试压阶段时，长时间不起压或起压不保压，打压曲线不合格。

可能原因有：

3.2.1高压排空阀没有关闭，造成高压水直接泄漏回水箱；

3.2.2在预密封后，低压注水阀没有打开，或打开时间太短，或充液灌的气压过低，导致钢管中水未注满，造成增压缸行程到位，不能升压；

3.2.3高压卸荷阀没有关闭，水从卸荷阀卸荷流走；

3.2.4梭阀卡死，造成泄漏，此时，预密封安全阀会被顶开漏水；

3.2.5高压水路有泄漏点，包括：高压水路接头、高压阀组、两端密封头的密封圈、注水阀和排气阀的海底密封圈等。

3.2.6程序控制原因，造成误动作。

从水压机常见故障分析，水压机不起压或起压不保压，其主要原因是系统存在泄漏。

Q1=Q2+Q (1)

式中：Q1――――增压缸输出流量；L/min

Q2――――进入试压钢管流量；L/min

Q――系统泄漏量。L/min

从（1）式分析，在整个高压水系统不存在泄漏的状况下，即Q=0，增压缸输出流量全部进入试压钢管中，不考虑沿程压力损失，那么，增压缸输出压力就是试压钢管压力。控制增压缸输出压力就能控制好试压钢管的压力。如果整个高压水系统存在泄漏，即Q≠0，根据环形缝隙流量公式：

Q=pπdδ³/12μL（2）

式中：d―――孔直径；

d0――――轴直径；

δ―――缝隙量，δ=(d―d0) /2

L―――缝隙长度，

μ―――动力粘度。

从（2）式分析，当系统存在泄漏时，钢管试压压力越大，P越大，泄漏量Q就越

大。由于增压缸输出流量Q1由增压缸容积决定，当增压缸行程到位后，Q1=0，增压缸不再往系统增压，Q2＝―Q，此时系统的泄漏量由试压钢管内的水流量去补充，造成试压钢管压力下降，达不到设定值或者达到设定值后不保压。因此，要保证水压机试压正常，就一定要使试压钢管达到设定压力值后，增压缸还有一定的行程余量。这也就是水压机为什么有时打低压可以，打高压就不行的原因。

结束语；

水压试管机，作为钢管出厂检验的设备，显得很重要。安装施工时注意管路系统的清洁，生产时要观察计算机监控系统，从曲线形状以及增压缸行程是否到位，来判断系统是否存在泄漏。系统泄漏分外泄漏和内泄漏，外泄漏就是看得见的漏水部位。内泄漏隐蔽性强，不易判断。当曲线形状不规则，升压时间长，增压缸行程又到位了，就要检查系统泄漏情况。掌握油水平衡技术，合理选择试压参数，及时处理设备故障隐患，这类设备为企业的经济效益将发挥更大的作用。

参考文献

[1] 刘继高,杨红娟等. φ720机组水压试管机使用说明书 . 中国重型机械研究院有限公司,2010

[2] 成大先主编. 《机械设计手册》第四册. 北京: 化学工业出版社 2002年1月第四版