滲漏對長管拖車外側法水壓試驗數據影響研究

謝飛，韓文超，李琦，荊有亮，張君鵬

（中國特種設備檢測研究院，北京 100029）

外測法水壓試驗是我國長管拖車定期檢驗的關鍵項目。水壓試驗時受試瓶的容積變形反映了器壁在試驗壓力下的應力水平，因此，受試瓶容積殘余變形率的大小可作為評定受試瓶在一定應力下的塑性變形量。但若試驗裝置發生滲漏，則會造成試驗數據偏離受試瓶本質變化。本文結合我國長管拖車檢驗站水壓試驗系統的結構特點，通過理論推導、計算和現場工作實踐，定性地研究滲漏對外測法水壓試驗數據的影響，更加精確地評定受試瓶的安全狀況。

1 長管拖車水壓試驗系統

目前，我國長管拖車檢驗站采用的水壓試驗系統為稱量型外側法試驗裝置（見圖1）。其中，受試瓶理想殘余量ΔM′：

圖1 稱量型外測法試驗裝置流程圖

該試驗裝置對溫度、壓力及時間采用自動化采集系統采集、控制。由于系統所用各儀器儀表存在精度誤差，因此其采集系統的累計誤差對試驗數據的影響不能忽視。當水壓試驗系統因滲漏引起的壓降不大于系統累計誤差和試驗允許波動范圍之和時，操作人員因采集系統采集的數據在相關法規標準范圍內而默認試驗過程符合試驗要求；當水壓試驗系統雖泄漏但不造成壓降時，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試驗過程符合試驗要求。以上兩種泄漏都會造成試驗數據偏離受試瓶的本質變化。

2 滲漏對水壓試驗數據的影響

長管拖車水壓試驗裝置結構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數據無關聯性，故本文不予考慮，只針對其它單元泄漏時的情況結合現場工作實踐進行理論推導、計算，并與理想數據相對比。

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，并經無損檢測合格，故默認其本體不存在滲漏。在實際水壓試驗中，一般為兩端密封部件發生滲漏。

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

經計算，Δη＞0，即受試瓶容積殘余變形率的測量數據增大。

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，此時水套內部水向外界滲漏，即內漏；第二種情況下，常壓閥門F2滲漏，外界（水槽）水向水套內部滲漏，即外滲。

（1）內漏。加壓階段，受試瓶理想全變形量ΔM由實際全變形量ΔM實際和水套內漏引起的減少量M滲漏兩部分構成，即：

卸壓階段，因水套內壓強大于外壓強，外界氣體無法進入，受試瓶實際收縮量M′實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量數據降低。

（2）外滲。加壓階段，受試瓶實際全變形量ΔM實際由理想全變形量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量數據增大。

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由實際全變形量ΔM實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，以及水套內水相對于量筒及常壓管路中的水處于負勢能，外界空氣進入水套內的量約為零，即受試瓶理想收縮量M′理想即是受試瓶實際收縮量

則Δη＜0，即受試瓶容積殘余變形率的測量數據降低。

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由實際全變形量ΔM實際和高壓管路滲漏引起的減少量M滲漏兩部分構成，即式（8）。

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

當受試瓶處于塑性變形階段，材料在較高壓力單位壓力產生的容積殘余變形率大于較低壓力單位壓力產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量數據降低。

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由實際全變形量ΔM實際和常壓管路滲漏引起的減少量M滲漏兩部分構成，即式（8）。

卸壓階段，因常壓管路中的水相對于量筒中的水處于負勢能，外界空氣進入常壓管路的量約為0，因此，受試瓶實際收縮量M′實際主要由理想收縮量M′理想、管路滲漏量兩部分構成，即:

則Δη＜0，即受試瓶容積殘余變形率的測量數據降低。

3 結語

本文結合我國長管拖車檢驗站水壓試驗系統的結構特點，定性地研究滲漏對長管拖車外側法水壓試驗數據的影響，得到表1結論。

表1 滲漏對水壓試驗數據的影響

本文對滲漏量與影響程度之間的關系尚無試驗數據支持，需做進一步試驗驗證。此外，多單元滲漏的復合影響也有待進一步研究。