(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210803412.3 (22)申请日 2022.07.09 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 曾德智　明坤基　喻智明　刘振东　 王熙　袁海富　鲁威　王均　 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 17/00(2006.01) G01M 3/28(2006.01) (54)发明名称 一种非金属管短节性能损伤测试装置及方 法 (57)摘要 本发明公开了一种非金属管短节性能损伤 测试装置及方法， 装置包括可注介质密封塞及封 堵密封塞， 管材一端装配封堵密封塞， 另一端倒 入实验介质后装配可注介质密封塞， 装置可注介 质密封塞处设有进/出气管， 可 以实现实验气体 的通入以模拟不同工况腐蚀老化， 密封塞的取出 依靠垫块与螺纹的配合。 后续对腐蚀老化前后的 管材进行压力—应变测试及破损压力测试， 通过 应变数据分析管材弹性模量 以及变形能及损伤 的变化， 以此评价管材的力学性能。 该装置采用 螺纹加密封圈的密封方式， 密封效果可靠， 且拆 卸方便， 同时力学性能评价考虑了管体变形能的 变化， 模拟 了管材实际应用中腐蚀和载荷的耦合 作用， 评价结果可靠 。 权利要求书4页 说明书9页 附图6页 CN 115165536 A 2022.10.11 CN 115165536 A 1.一种非金属管短节性能损伤测试装置， 其特征在于， 包括非金属管短节(1)、 法兰盘 (6)、 第一垫块(7)、 第二垫块(14)、 可注介质密封塞(18)及封堵密封塞(3)、 进气管(17)、 挡 块(5)、 螺纹杆(2)， 所述进气管(17)一端为卡套结构， 空心螺栓(22)与卡套(23)紧密配合后 通过螺纹连接与可注介质密封塞(18)紧密配合， 另一端与阀门螺纹连接， 外接气瓶或水压 泵， 所述非金属管短节长度不小于管 材外径的3倍； 所述可注介质密封塞(18)及封堵密封塞(3)与非金属管短节(1)为过盈配合， 所述法兰 盘(6)由六根所述螺纹杆(2)通过螺纹连接将密封塞压入非金属管短节(1)中， 并最后由所 述第一垫块(7)及第二垫块(14)通过螺纹连接 压紧法兰盘(6)； 所述可注介质密封塞(18)为圆柱凸台结构， 台座直径较管体内径大1mm， 凸起段直径较 台座直径小11～12mm， 密封塞总长42～43mm， 凸起段长度为台座长度的2.5～2.6倍， 且密封 塞从凸台顶端中心处钻有一通孔以及M12的螺纹孔， 通孔直径较所述进气管直径大0.2mm， 螺纹孔深度为 14mm， 螺纹孔中心两侧对称钻有两个M8、 深度为12mm的螺纹孔， M8螺纹孔中心 距M12螺纹孔中心 22mm； 所述封堵密封塞(3)为圆柱凸台结构， 台座直径较管体内径大1mm， 凸起段直径较台座 直径小11～12mm， 密封塞总长42～43mm， 凸起段长度为台座长度的2.5～2.6倍， 凸台顶端中 心处钻有M12的螺纹孔， 孔深14m m； 所述第二垫块(14)两边开有两个直径为10mm的通孔， 通孔中心轴线与可注介质密封塞 (18)凸台上的两个M8螺纹孔中心轴线重合， 所述第一垫块(7)与第二垫块(14)中心处开有 直径为18m m的通孔， 孔中心轴线与密封塞凸台上的M12螺纹孔中心轴线重合； 所述法兰盘(6)中心开有一通孔， 通孔直径等于挡块(5)内径， 法兰盘圆周方向相互间 隔60°开有六个通孔， 通孔直径较螺纹杆直径大1.5～2mm， 通孔中心沿径向距法兰盘边缘24 ～25mm； 所述密封塞凸台段套有四个聚四氟乙烯盘根环(4)， 所述聚四氟乙烯盘根环(4)两两一 对为卡扣配合， 每一对厚度为10～10.5mm， 并在凸台顶部由挡块(5)沿轴向夹紧盘根， 挡块 (5)端面与密封塞凸台端面平齐。 2.根据权利要求1所述的一种非金属管短节性 能损伤测试装置， 其特征在于， 所述挡块 (5)内外径与密封塞 内外径大小相同， 厚度为10～11mm； 所述第一垫块(7)及第二垫块(14) 长60～61mm， 宽38～40mm， 厚15～15.5mm； 所述法兰盘(6)外径为非金属管短节(1)外径的 2.1～2.2倍， 厚度为25～ 25.5mm。 3.根据权利要求1所述的一种非金属管短节性 能损伤测试装置， 其特征在于， 所述螺纹 杆(2)螺纹规格为M14， 长度为非金属管短节(1)长度的1.25～1.3倍。 4.根据权利要求1所述的一种非金属管短节性 能损伤测试装置， 其特征在于， 所述可注 介质密封塞(18)及封堵密封塞(3)在密封状态下台座端面与管体端面平齐， 两 法兰盘(6)与 管体端面相贴合。 5.根据权利要求1所述的一种非金属管短节性 能损伤测试装置， 其特征在于， 所述非金 属管短节(1)端面垂直度不大于 0.1， 密封状态下两法兰盘(6)平行度不大于 0.1。 6.一种如权利要求1 ‑5任一项所述非金属管短节性能损伤测试装置的测试方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 对管体两端内壁打磨抛光， 一端安装密封组件， 从另一端加水至端面；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115165536 A 2步骤二： 依次装配密封组件、 法兰盘(6)、 加热套、 螺纹杆(2)、 进/排气阀门、 压力表、 水 压泵， 完成整个装置安装； 步骤三： 通入氮气加压至非金属管短节(1)的1.25倍设计压力， 稳压4小时测试密封性 能， 压降小于 0.1MPa则进行 下一步骤； 步骤四： 管壁 中间位置沿周向每 间隔90°贴一应变花， 管体两端距管材中间140～160mm 处各贴一应变花， 将应变花与应变仪连接， 用万能表检查接线 是否有短路， 应变仪与电脑连 接后设置应 变仪参数； 步骤五： 以2MPa为梯度均匀加载卸载， 加载目标值为管材设计压力， 每次加/卸载稳压 两分钟后记录管体 应变值； 步骤六： 拆卸应 变仪及电脑， 对管 材持续加载至管体出现破损， 记录破损压力； 步骤七： 拆卸整个装置， 换另一根与步骤六中性能规格相同的非金属管短节， 对管体两 端内壁打磨抛光， 一端安装密封组件， 从另一端加腐蚀 老化所用液体至端面； 步骤八： 重复步骤二和三， 将管体加热并通入腐蚀老化气体， 最后通入氮气加压至非金 属管短节的1.25倍设计压力， 保持该实验条件28天； 步骤九： 降温并拆下加温装置， 卸压， 将管体一端密封组件拆除并将 实验液体倒入废液 桶， 加水至端面； 步骤十： 重复步骤二至六， 分析非金属管短节的应变—压力及破损压力， 明确腐蚀老化 前后管材的强度损伤； 步骤十一： 采用最小二乘法对腐蚀老化前后的非金属管的应变曲线进行线性拟合， 求 解应变－压力曲线斜率， 计算管体弹性模量、 泊松比、 变形能及损伤量的变化， 计算过程如 下， 若记测量数据pi＝xi， εi＝yi(i＝0,1,....m)， 则在测定数据(xi,yi)中， 总能找到函数S (x)， 使其 误差最小； 式中， pi为内压， MPa； εi为应变， 10‑6； 若记拟合 函数S(x)为： 可得函数S(x)相对yi的误差为： 式中， ω(xi)为权函数， 表示 不同测点数据的比重； 要使拟合函数S(x)的误差最小， 向量a＝(a0,a1,....an)应满足： 其中， 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115165536 A 3