謝飛，韓文超，李琦，荊有亮，張君鵬

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100029）

外測(cè)法水壓試驗(yàn)是我國(guó)長(zhǎng)管拖車定期檢驗(yàn)的關(guān)鍵項(xiàng)目。水壓試驗(yàn)時(shí)受試瓶的容積變形反映了器壁在試驗(yàn)壓力下的應(yīng)力水平，因此，受試瓶容積殘余變形率的大小可作為評(píng)定受試瓶在一定應(yīng)力下的塑性變形量。但若試驗(yàn)裝置發(fā)生滲漏，則會(huì)造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏離受試瓶本質(zhì)變化。本文結(jié)合我國(guó)長(zhǎng)管拖車檢驗(yàn)站水壓試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過理論推導(dǎo)、計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)踐，定性地研究滲漏對(duì)外測(cè)法水壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，更加精確地評(píng)定受試瓶的安全狀況。

1 長(zhǎng)管拖車水壓試驗(yàn)系統(tǒng)

目前，我國(guó)長(zhǎng)管拖車檢驗(yàn)站采用的水壓試驗(yàn)系統(tǒng)為稱量型外側(cè)法試驗(yàn)裝置（見圖1）。其中，受試瓶理想殘余量ΔM′：

圖1 稱量型外測(cè)法試驗(yàn)裝置流程圖

該試驗(yàn)裝置對(duì)溫度、壓力及時(shí)間采用自動(dòng)化采集系統(tǒng)采集、控制。由于系統(tǒng)所用各儀器儀表存在精度誤差，因此其采集系統(tǒng)的累計(jì)誤差對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響不能忽視。當(dāng)水壓試驗(yàn)系統(tǒng)因滲漏引起的壓降不大于系統(tǒng)累計(jì)誤差和試驗(yàn)允許波動(dòng)范圍之和時(shí)，操作人員因采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)在相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)而默認(rèn)試驗(yàn)過程符合試驗(yàn)要求；當(dāng)水壓試驗(yàn)系統(tǒng)雖泄漏但不造成壓降時(shí)，操作人員因沒有明確直觀的方式判定泄漏情況的存在而默認(rèn)試驗(yàn)過程符合試驗(yàn)要求。以上兩種泄漏都會(huì)造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏離受試瓶的本質(zhì)變化。

2 滲漏對(duì)水壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響

長(zhǎng)管拖車水壓試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)按其作用不同可分為受試瓶、水套、水套蓋、高壓管路、常壓管路、稱量器、水槽等七大單元。其中，稱量器和水槽單元與水壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)無關(guān)聯(lián)性，故本文不予考慮，只針對(duì)其它單元泄漏時(shí)的情況結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)踐進(jìn)行理論推導(dǎo)、計(jì)算，并與理想數(shù)據(jù)相對(duì)比。

2.1 受試瓶

受試瓶單元由受試瓶I及其兩端密封部件組成。因受試瓶由無縫鋼管旋壓收口制造而成，并經(jīng)無損檢測(cè)合格，故默認(rèn)其本體不存在滲漏。在實(shí)際水壓試驗(yàn)中，一般為兩端密封部件發(fā)生滲漏。

加壓階段，受試瓶實(shí)際全變形量ΔM實(shí)際由理想全變形量ΔM和滲漏量M滲漏兩部分組成，即：

經(jīng)計(jì)算，Δη＞0，即受試瓶容積殘余變形率的測(cè)量數(shù)據(jù)增大。

2.2 水套

水套單元由水套U、爆破片Q、常壓閥門F2、F3及所在的分支管路組成。由試驗(yàn)裝置流程圖可知，水套單元滲漏分兩種情況：第一種情況下，常壓閥門F3滲漏，此時(shí)水套內(nèi)部水向外界滲漏，即內(nèi)漏；第二種情況下，常壓閥門F2滲漏，外界（水槽）水向水套內(nèi)部滲漏，即外滲。

（1）內(nèi)漏。加壓階段，受試瓶理想全變形量ΔM由實(shí)際全變形量ΔM實(shí)際和水套內(nèi)漏引起的減少量M滲漏兩部分構(gòu)成，即：

卸壓階段，因水套內(nèi)壓強(qiáng)大于外壓強(qiáng)，外界氣體無法進(jìn)入，受試瓶實(shí)際收縮量M′實(shí)際即是受試瓶理想收縮量

則Δη＜0，即受試瓶容積殘余變形率的測(cè)量數(shù)據(jù)降低。

（2）外滲。加壓階段，受試瓶實(shí)際全變形量ΔM實(shí)際由理想全變形量ΔM和水套外滲引起的增加量M滲漏兩部分組成，即式（3）。

則Δη＞0，即受試瓶容積殘余變形率的測(cè)量數(shù)據(jù)增大。

2.3 水套蓋

水套蓋單元由水套蓋L、常壓閥門F1及所在的分支管路組成。

加壓階段，受試瓶理想全變形量ΔM由實(shí)際全變形量ΔM實(shí)際和水套蓋滲漏引起的減少量M滲漏兩部分組成，即式（8）。

卸壓階段，因水套蓋承受氣瓶重力的作用，以及水套內(nèi)水相對(duì)于量筒及常壓管路中的水處于負(fù)勢(shì)能，外界空氣進(jìn)入水套內(nèi)的量約為零，即受試瓶理想收縮量M′理想即是受試瓶實(shí)際收縮量

則Δη＜0，即受試瓶容積殘余變形率的測(cè)量數(shù)據(jù)降低。

2.4 高壓管路

高壓管路單元由高壓管路HG、壓力表K、高壓閥門V及所在支路組成。

加壓階段，受試瓶理想全變形量ΔM由實(shí)際全變形量ΔM實(shí)際和高壓管路滲漏引起的減少量M滲漏兩部分構(gòu)成，即式（8）。

卸壓階段，受試瓶理想收縮量M′理想由實(shí)際收縮量和因高壓管路滲漏引起受試瓶膨脹量變小而導(dǎo)致收縮量減少的量M′滲漏兩部分構(gòu)成,即式（4）。

當(dāng)受試瓶處于塑性變形階段，材料在較高壓力單位壓力產(chǎn)生的容積殘余變形率大于較低壓力單位壓力產(chǎn)生的容積殘余變形率。

則Δη＜0，即受試瓶容積殘余變形率的測(cè)量數(shù)據(jù)降低。

2.5 常壓管路

常壓管路單元由常壓管路AG及閥門F組成。

加壓階段，受試瓶理想全變形量ΔM由實(shí)際全變形量ΔM實(shí)際和常壓管路滲漏引起的減少量M滲漏兩部分構(gòu)成，即式（8）。

卸壓階段，因常壓管路中的水相對(duì)于量筒中的水處于負(fù)勢(shì)能，外界空氣進(jìn)入常壓管路的量約為0，因此，受試瓶實(shí)際收縮量M′實(shí)際主要由理想收縮量M′理想、管路滲漏量?jī)刹糠謽?gòu)成，即:

則Δη＜0，即受試瓶容積殘余變形率的測(cè)量數(shù)據(jù)降低。

3 結(jié)語

本文結(jié)合我國(guó)長(zhǎng)管拖車檢驗(yàn)站水壓試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，定性地研究滲漏對(duì)長(zhǎng)管拖車外側(cè)法水壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，得到表1結(jié)論。

表1 滲漏對(duì)水壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響

本文對(duì)滲漏量與影響程度之間的關(guān)系尚無試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，需做進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。此外，多單元滲漏的復(fù)合影響也有待進(jìn)一步研究。