本發(fā)明涉及焊接，具體為一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置。

背景技術(shù)：

1、在管道工程中，焊接接頭是整個管道系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。冷裂紋是管道接頭中最為常見、危害性最大的一類缺陷。在焊接熱循環(huán)作用下，焊縫及熱影響區(qū)由于組織、性能發(fā)生變化，加之受殘余應(yīng)力的作用以及擴散氫的影響，可能導(dǎo)致氫致裂紋的產(chǎn)生。隨著管道強度級別的提高，環(huán)焊接施工中冷裂紋的問題越來越突出，嚴重威脅著管道的安全運行，是焊接工程中危害最大但必須避免的嚴重缺陷焊接施工中裂紋問題越來越突出，而焊接裂紋的滯后性使其危害性尤為嚴重。因此，如何定量地確定鋼材的開裂傾向，一直是焊接工作者面臨的一個難題。

2、出于試驗簡單易操作、成本低的目的，我國應(yīng)用斜y坡口拘束試驗和插銷試驗較多，這兩種方法都曾被制定為我國國家標(biāo)準(zhǔn)。然而，這兩種試驗方法不能模擬實際結(jié)構(gòu)焊接時的真正拘束度，該局限性導(dǎo)致試驗結(jié)果不能反映鋼材真正的開裂傾向，因此我國關(guān)于這兩種試驗的標(biāo)準(zhǔn)均已被廢止，目前國內(nèi)沒有制定相關(guān)的新標(biāo)準(zhǔn)。

3、trc（tensilerestraintcracking）試驗是一種外加載荷試驗，用于檢驗焊接構(gòu)件的冷裂紋敏感性。其檢驗原理是對焊接構(gòu)件施加一定的總恒定載荷，以評定焊縫的冷裂紋性能。試驗時，對接試板在不加拉力的狀態(tài)下進行施焊，焊后立即從兩端施加拉伸力，并加以調(diào)整，使之可以保持任意的恒應(yīng)力，直到斷裂，當(dāng)恒應(yīng)力達到某一值時，可以求得加載24h而不發(fā)生開裂的臨界應(yīng)力，根據(jù)臨界應(yīng)力的大小，評定冷裂紋敏感性。該試驗主要考慮了垂直于焊道作用的拉伸拘束應(yīng)力對于冷裂紋有很大影響。但是實際上管線鋼焊接時的拘束和板狀的不完全相符，因此設(shè)計了這一試驗方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，包括支架、拉伸裝置以及標(biāo)記機構(gòu)，其中所述拉伸裝置安裝在支架上，用于固定并拉伸管道樣品，所述標(biāo)記機構(gòu)架設(shè)在所述拉伸裝置上方，用于標(biāo)記拉伸前后管道樣品焊縫兩邊的局部位移情況，所述標(biāo)記機構(gòu)包括三軸移動組件和標(biāo)記組件，其中所述標(biāo)記組件包括固定箱、調(diào)節(jié)箱、固定針腳和移動針腳，其中所述固定箱上側(cè)連接所述三軸移動組件的移動端，所述調(diào)節(jié)箱固定在所述固定箱下側(cè)，所述固定針腳固定在所述調(diào)節(jié)箱一側(cè)，所述移動針腳滑動設(shè)置在所述調(diào)節(jié)箱內(nèi)，所述固定針腳和所述移動針腳底部設(shè)置有測距模塊，所述測距模塊用于測量到達下方管道樣品的距離以判斷焊縫位置；

3、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述移動針腳包括移動座和滑動針，所述滑動針與所述移動座滑動配合，所述滑動針上端固定有標(biāo)記針，所述標(biāo)記針由柱端和針端構(gòu)成，其中所述針端固定在所述柱端中部。

4、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述移動座內(nèi)設(shè)置有牽引網(wǎng)，所述移動座上端外部固定有墨盒，所述墨盒為空心結(jié)構(gòu)且底部連接有彈簧一，所述彈簧一連接有滑板，所述滑板與牽引網(wǎng)之間連接有牽引繩。

5、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述滑板與所述墨盒內(nèi)壁貼合，所述墨盒底部以及所述移動座側(cè)壁開設(shè)有供所述牽引繩穿過的通孔，所述牽引繩采用韌性好且具有一定彈性的材質(zhì)，所述牽引網(wǎng)中部開設(shè)有供針端頂出的穿刺口。

6、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述移動座側(cè)壁相對于所述滑板最低線位處開設(shè)有流動通道，所述流動通道傾斜設(shè)置，所述流動通道的高位端連通所述墨盒，所述流動通道的低位端連通所述移動座內(nèi)部，所述移動座內(nèi)相對于所述流動通道的低位端設(shè)置有染色層。

7、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述染色層上側(cè)表面配合所述流動通道設(shè)置有油墨流道，所述染色層中部為染色區(qū)。

8、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述固定針腳包括固定端和活動端，所述活動端與所述固定端之間連接有彈簧二，所述活動端圍繞所述彈簧二四周固定有導(dǎo)柱一，所述固定端內(nèi)部配合所述導(dǎo)柱一開設(shè)有滑槽。

9、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述固定箱位于移動座上側(cè)設(shè)置有殼罩，所述殼罩內(nèi)填充有海綿體，所述海綿體表面相對于所述移動座開口處覆蓋有一條標(biāo)記條。

10、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述調(diào)節(jié)箱設(shè)置有電推桿一，所述電推桿一驅(qū)動端連接所述移動座，所述調(diào)節(jié)箱側(cè)壁與所述移動座滑動配合，所述電推桿一與所述測距模塊信號連接。

11、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述拉伸裝置包括若干固定板、移動側(cè)板、固定側(cè)板、油缸、夾具以及載荷傳感器，其中所述固定板相對固定在所述支架上，所述油缸安裝在一塊所述固定板上且驅(qū)動端連接所述移動側(cè)板，所述載荷傳感器安裝在與所述油缸相對的固定板上且連接固定側(cè)板，所述夾具安裝在所述移動側(cè)板、固定側(cè)板上，用于固定管道樣品。

12、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述夾具包括可移動板和不可移動板，所述可移動板與固定側(cè)板固定連接，所述不可移動板與所述固定側(cè)板固定連接，所述可移動板和不可移動板上固定有管道樣品且所述管道樣品焊縫位置要對準(zhǔn)可移動板和不可移動板間隙，所述管道樣品與所述可移動板和所述不可移動板螺栓連接。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：本發(fā)明，通過設(shè)置有標(biāo)記組件，其中的移動針腳可以定位焊縫位置，并且在定位點通過上移過程中產(chǎn)生的聯(lián)動效果，使得移動針腳可以精準(zhǔn)打點記錄定位點，從而直觀記錄拉伸實驗的焊縫邊界變化，提高了實驗的精準(zhǔn)性；本發(fā)明可以用于測量管型材料的拘束性能，避免產(chǎn)生裂紋的臨界拘束應(yīng)力或臨界拘束度，以判斷實際焊接接頭的冷裂傾向。

技術(shù)特征：

1.一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，包括支架（1）、拉伸裝置（2）以及標(biāo)記機構(gòu)（3），其特征在于：所述拉伸裝置（2）安裝在所述支架（1）上，所述標(biāo)記機構(gòu)（3）架設(shè)在所述拉伸裝置（2）上方，所述標(biāo)記機構(gòu)（3）包括三軸移動組件（5）和標(biāo)記組件（6），其中所述標(biāo)記組件（6）包括固定箱（61）、調(diào)節(jié)箱（62）、固定針腳（63）和移動針腳（64），其中所述固定箱（61）上側(cè)連接所述三軸移動組件（5）的移動端，所述調(diào)節(jié)箱（62）固定在所述固定箱（61）下側(cè)，所述固定針腳（63）固定在所述調(diào)節(jié)箱（62）一側(cè)，所述移動針腳（64）滑動設(shè)置在所述調(diào)節(jié)箱（62）內(nèi)，所述固定針腳（63）和所述移動針腳（64）底部設(shè)置有測距模塊（65）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述移動座（641）內(nèi)設(shè)置有牽引網(wǎng)（6411），所述移動座（641）上端外部固定有墨盒（6412），所述墨盒（6412）為空心結(jié)構(gòu)且底部連接有彈簧一（6413），所述彈簧一（6413）連接有滑板（6414），所述滑板（6414）與所述牽引網(wǎng)（6411）之間連接有牽引繩（6415）。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述滑板（6414）與墨盒（6412）內(nèi)壁貼合，所述墨盒（6412）底部以及所述移動座（641）側(cè)壁開設(shè)有供所述牽引繩（6415）穿過的通孔，所述牽引網(wǎng)（6411）中部開設(shè)有供所述針端（6432）頂出的穿刺口（6416）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述移動座（641）側(cè)壁相對于所述滑板（6414）最低線位處開設(shè)有流動通道（6417），所述流動通道（6417）傾斜設(shè)置，所述流動通道（6417）的高位端連通所述墨盒（6412），所述流動通道（6417）的低位端連通所述移動座（641）內(nèi)部，所述移動座（641）內(nèi)相對于所述流動通道（6417）的低位端設(shè)置有染色層（6418）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述染色層（6418）上側(cè)表面配合所述流動通道（6417）設(shè)置有油墨流道（64181），所述染色層（6418）中部為染色區(qū)（64182）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述固定針腳（63）包括固定端（631）和活動端（632），其中所述活動端（632）與固定端（631）之間連接有彈簧二（633），所述活動端（632）圍繞所述彈簧二（633）四周固定有導(dǎo)柱一（634），所述固定端（631）內(nèi)部配合所述導(dǎo)柱一（634）開設(shè)有滑槽。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述固定箱（61）位于移動座（641）上側(cè)設(shè)置有殼罩（611），所述殼罩（611）內(nèi)填充有海綿體（612），所述海綿體（612）表面相對于所述移動座（641）開口處覆蓋有一條標(biāo)記條（613）。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述調(diào)節(jié)箱（62）設(shè)置有電推桿一（621），所述電推桿一（621）驅(qū)動端連接所述移動座（641），所述調(diào)節(jié)箱（62）側(cè)壁與所述移動座（641）滑動配合，所述電推桿一（621）與所述測距模塊（65）信號連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述拉伸裝置（2）包括若干固定板（21）、移動側(cè)板（22）、固定側(cè)板（23）、油缸（24）、夾具（25）以及載荷傳感器（26），其中所述固定板（21）相對固定在所述支架（1）上，所述油缸（24）安裝在一塊所述固定板（21）上且驅(qū)動端連接所述移動側(cè)板（22），所述載荷傳感器（26）安裝在與所述油缸（24）相對的所述固定板（21）上且連接所述固定側(cè)板（23），所述夾具（25）安裝在所述移動側(cè)板（22）、所述固定側(cè)板（23）上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，其特征在于：所述夾具（25）包括可移動板（251）和不可移動板（252），所述可移動板（251）與所述固定側(cè)板（23）固定連接，所述不可移動板（252）與所述固定側(cè)板（23）固定連接，所述可移動板（251）和所述不可移動板（252）上固定有管道樣品（4）且管道樣品（4）焊縫位置要對準(zhǔn)所述可移動板（251）和所述不可移動板（252）間隙，所述管道樣品（4）與所述可移動板（251）和所述不可移動板（252）螺栓連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種管道環(huán)焊縫的拘束度測試試驗裝置，包括支架、拉伸裝置以及標(biāo)記機構(gòu)，其中所述拉伸裝置安裝在支架上，用于固定并拉伸管道樣品，所述標(biāo)記機構(gòu)架設(shè)在所述拉伸裝置上方，用于標(biāo)記拉伸前后管道樣品焊縫兩邊的局部位移情況，所述標(biāo)記機構(gòu)包括三軸移動組件和標(biāo)記組件，其中所述標(biāo)記組件包括固定箱、調(diào)節(jié)箱、固定針腳和移動針腳，所述固定針腳和所述移動針腳底部設(shè)置有測距模塊。本發(fā)明可以用于測量管型材料的拘束性能，避免產(chǎn)生裂紋的臨界拘束應(yīng)力或臨界拘束度，以判斷實際焊接接頭的冷裂傾向。

技術(shù)研發(fā)人員：李學(xué)達,馬偉程,呂巡赟,董志豪,韓彬,韓濤,李立英
受保護的技術(shù)使用者：中國石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18