Устройство для испытания образцов труб

 

Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область применения - техника для испытания образцов труб при сложном нагружении. Устройство содержит установку для растяжения образца, зажимы для крепления, заглушки для герметизации внутренней полости образца, трубопровод и источник внутреннего давления. Устройство выполнено в виде двух секторов, ориентированных друг к другу ободами. Сектора симметрично установлены в одной плоскости и снабжены приводами реверсивного вращения относительно своих осей. На одних накрест лежащих концах ободов секторов размещены зажимы для закрепления образца, а на других - упоры натяжного устройства. Натяжное устройство выполнено в виде гидроцилиндра, закрепленного на одном упоре, и гибкой связи, соединяющей гидроцилиндр с другим упором. Использование заявляемого устройства позволяет проводить исследование работоспособности труб в условиях сложного нагружения, являющихся близкими к реальным условиям эксплуатации. 2 ил.

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности, к машинам для испытания образцов труб при сложном нагружении.

Известны машины для испытания балок на усталость при изгибе (В.Х.Мюнзе. Усталостная прочность сварных стальных конструкций, "Машиностроение", М., 1968, с. 245).

Недостатком известной машины является невозможность проведения испытаний при сложном нагружении образца в условиях упругопластического изгиба.

Наиболее близким решением является машина для испытания образцов труб, принятая за прототип, в которой образцу одновременно сообщаются растягивающие усилия и внутреннее давление (B.П.Дегтярев. Пластичность и ползучесть машиностроительных конструкций, "Машиностроение", М., 1967, с 16). Недостатком машины является невозможность проведения испытаний на усталостную прочность в условиях у пругопластического изгиба трубного образца и одновременного нагружения внутренним давлением и растягивающими напряжениями.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении условий нагружения образцов труб при испытаний близких к реальным условиям эксплуатации и увеличении за счет этого ресурса работоспособности длинномерных труб Поставленная задача решается за счет того, что устройство для испытания образцов труб, включающее установку для растяжения, зажимы для закрепления образца, заглушки для герметизации внутренней полости, трубопровод и источник внутреннею давления, согласно изобретению, выполнено в виде двух ориентированных друг к другу ободами секторов, симметрично установленных в одной плоскости и снабженных приводами реверсивного вращения относительно своих осей, при этом на накрест лежащих концах ободов секторов размещена пара зажимов для закрепления образца и пара упоров натяжного устройства, причем последнее выполнено в виде гидроцилиндра, закрепленного на одном упоре, и гибкой связи, соединяющей гидроцилиндр с другим упором.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 приведено схематическое изображение устройства, а на фиг. 2 показано взаимное расположение испытываемого образца и создающей его натяжение гибкой связи Устройство (фиг. 1) включает в себя два сектора 1, 2, снабженных ободами 3, 4 и установленных с возможностью вращения на осях. Сектора имеют приводы реверсивного вращения от шестерен 5, 6 посредством зубчатых реек и гидроцилиндров 7, 8. На накрест лежащих концах ободов закреплены зажимы 9, 10 для закрепления трубного образца 11 и упоры 12, 13 - для закрепления гидроцилиндра 14 и гибкой связи 15. Зажимы 9, 10 снабжены пробками 16, 17 для герметизации внутренней полости трубного образца и подсоединения шланга высокого давления 18. Питание устройства осуществляется от насосной установки 19, блока гидроуправления 20 посредством трубопроводов и гибких шлангов 18, 21. Крайние положения хода штоков гидроцилиндров ограничиваются конечными выключателями 22, 23.

Устройство работает следующим образом. Образец грубы 11 закрепляют в зажимах 9, 10 и заполняют его внутреннюю полость испытательной жидкостью при помощи установки высокого давления 19, блока гидроуправления 20 и шланга высокого давления 18. При этом посредством пробки 16 из него стравливают воздух и после этого герметизируют. Внутрь образца подают заданное испытательное давление. После этого посредством гидроцилиндра 14 производят натяжение с заданным усилием гибкой связи 15. Через связанные гибкой связью сектора это усилие передается образцу и поддерживается на заданном уровне. Далее поочередно включают гидроцилиндры 7, 8 и трубный образец передается с циклическим разгибом-изгибом с обода одною сектора на обод другого.

Необходимая величина циклического рабочего хода - поворота секторов, устанавливается посредством конечных выключателей 22, 23. Испытание проводят либо до разрушения образца, либо до достижения заданного параметра, например количества циклов изгиба - разгиба, или заданной величины увеличения диаметра образца и т.н.

Уравновешивание сил в силовой системе устройства натяжения образца достигается за счет выполнения гибкой связи 15 (фиг. 2) из двух гибких ветвей, расположенных симметрично относительно испытуемого образца 11. Тем самым исключается возникновение паразитных изгибающих моментов.

Таким образом, испытания образцов груб в условиях сложного нагружения - внутренним давлением, растяжением и знакопеременным циклическим упругопластическим изгибом, является близким к реальным условиям эксплуатации в некоторых областях техники, в частности при использовании длинномерных труб, сматываемых в бунты, в нефтедобыче. В этом случае трубы работают в условиях многократной перемотки на барабаны диаметром 2-2,5 м под внутренним давлением до 30 МПа и при растягивающих усилиях до 30-50 МПа.

Предлагаемое устройство реализовано на производственной базе ОАО "УралЛУКтрубмаш" и используется для испытаний образцов длинномерных труб размером 33 х 3,5 мм при давлениях до 30 МПа и растягивающих усилиях до 30 кН.

Использование заявляемою устройства позволило провести исследования работоспособности труб в приближающихся к реальным условиям эксплуатации и, за счет корректировки режимов термообработки труб, повысить ресурс их работоспособности на 35-40%а

Формула изобретения

Устройство для испытания образцов труб, включающее установку для растяжения, зажимы для крепления образца, заглушки для герметизации внутренней полости, трубопровод и источник внутреннего давления, отличающееся тем, что выполнено в виде двух ориентированных друг к другу ободами секторов, симметрично установленных в одной плоскости и снабженных приводами реверсивного вращения относительно своих осей, при этом на одних накрест лежащих концах ободов секторов размещена пара зажимов для закрепления образца, а на других - пара упоров натяжного устройства, причем последнее выполнено в виде гидроцилиндра, закрепленного на одном упоре, и гибкой связи, соединяющей гидроцилиндр с другим упором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2