一种超高压管道自增强装置及其增强方法与流程

本发明涉及超高压管道加工，特别地，涉及一种超高压管道自增强装置和超高压管道自增强方法。

背景技术：

1、超高压管道通常指承受压力超过100mpa的流体介质管道，广泛应用于石油、天然气、化工等领域，用于高压流体的传输。

2、随着各个领域对超高压管道的需求和要求逐步提高，对于提高超高压管道的抗压性能、强度的实际应用中，现有技术中有通过运用油基液体配合超高压泵，将油液压力平稳、可控地升高到预定值，并通过油液对管道内壁进行“顶撑”，实现可控、安全的塑性变形，并在卸压后于管道内壁留下了有益的压缩残余应力，在外壁区域留下拉伸残余应力，即“自增强”状态。

3、但是现有技术中的自增压装置需要将油液填满整个管道，整个油液输送、回抽的过程十分繁琐，且当油液填满管道后的初始加压过程中，整个设备的运行压力较高，无法实现高效的自增强处理。

4、因此，需要设计一种超高压管道自增强装置，以解决或克服上述技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明一方面所要解决的技术问题是提供一种超高压管道自增强装置，该超高压管道自增强装置能够实现超高压管道的自增强作业，且结构简单，操作便捷。

2、本发明另一方面所要解决的技术问题是提供一种超高压管道自增强方法，该方法能够实现垂直进刀，并能够超高压管道的自增强作业，且结构简单，操作便捷。

3、为达到上述目的，本发明一方面提供一种超高压管道自增强装置，包括底座，所述底座上固定连接有支撑座、连接座和液压推杆，所述连接座上固定连接有支撑筒，所述支撑座内套接有导向套筒，所述支撑筒内套接有支撑辊，所述导向套筒与所述支撑辊固定连接，所述支撑筒的外侧设有多个弧形撑板，各所述弧形撑板分别通过连接块、油压块和连杆与所述支撑辊连接，液压顶升机构能够驱动所述支撑辊转动并同步推动所述弧形撑板移动，各所述弧形撑板在拼合成筒状时，所述弧形撑板与所述管件之间形成有作业腔；

4、所述油压块上设有第二油腔以及设置在所述第二油腔内的凸台，所述凸台的外周面上对称设有至少两个挡板；

5、所述连接块上设有输油通道，所述连接块上靠近所述第二油腔的一侧设有第一油腔，所述第一油腔内设有延伸管，所述延伸管上套接有排油筒，所述延伸管上设有延伸管通孔，所述排油筒上设有排油筒通孔，所述延伸管适于在所述排油筒内移动，以能够将所述延伸管通孔和所述排油筒通孔连通或错位，进而能够使油液在所述第二油腔、所述第一油腔和所述作业腔内流动。

6、优选地，相邻两个所述弧形撑板之间设有柔性金属片，各所述弧形撑板能够通过所述柔性金属片使各所述弧形撑板连接形成筒体结构。

7、优选地，所述液压推杆的端部设有方形顶头，所述导向套筒上设有扭曲导向槽，所述扭曲导向槽围绕所述导向套筒的中心轴线成螺旋状延伸，所述方形顶头适于插入所述扭曲导向槽内，以能够驱动所述导向套筒旋转。

8、优选地，所述输油通道内设有浮筒，所述浮筒通过弹性绳与所述输油通道的内壁固定连接，所述浮筒的远离所述弹性绳的一端设有磁吸阀门结构，所述磁吸阀门结构包括主阀板、设置在所述浮筒上靠近所述主阀板的一端端面上的第一磁吸块、通过转轴转动连接在所述主阀板上的次阀板以及套接在该转轴上的扭簧，所述主阀板上靠近所述第一磁吸块的一面上设有滑槽，所述滑槽内设有第二磁吸块，所述第二磁吸块能够抵接在所述次阀板的底壁上。

9、优选地，所述次阀板为半圆形板状结构，所述次阀板的平面与所述转轴铰接连接。

10、优选地，所述输油通道的一侧设有测压槽，所述测压槽为一端开口、一端封闭的槽体结构。

11、优选地，所述测压槽内设有活塞以及与所述活塞固定连接的连接条，所述连接条的一侧设有齿条，所述齿条上啮合有从动齿轮，所述从动齿轮固定连接在所述转轴上，所述活塞在所述测压槽内往复移动，从而能够通过所述齿条带动所述从动齿轮转动，进而能够带动所述转轴转动。

12、优选地，所述管件上远离所述连接座的一端还设有管端密封盘，所述管端密封盘上设有压力表，所述压力表适于检测所述作业腔内的油液压力。

13、优选地，本发明的超高压管道自增强装置还包括排气阀和排油阀，所述排气阀和所述排油阀均设置在所述连接座上且与所述作业腔连通。

14、本发明另一方面还提供一种超高压管道自增强方法，采用根据上述技术方案中任一项所述的超高压管道自增强装置，包括如下步骤：

15、步骤s1、驱动液压推杆，通过所述液压推杆的端部的方形顶头与导向套筒的扭曲导向槽相互作用，从而驱动支撑辊转动，转动过程中，各弧形撑板向外扩展，从而对管件施加机械预顶撑；

16、步骤s2、机械预支撑后，第一油腔和第二油腔内的部分油液自动注入作业腔，利用所述作业腔内的油液对各所述弧形撑板实现油压支撑；

17、步骤s3、随着所述作业腔内的油压逐步增强，直至临界值后，通过多个所述第一油腔带动油液流动至所述作业腔中，激活液压放大机制，实现对各所述弧形撑板的高压强顶撑；

18、步骤s4、油撑保压结束后，油液排出，各所述弧形撑板回缩至筒状，管道增强作业结束。

19、通过上述技术方案，本发明的超高压管道自增强装置包括底座，所述底座上固定连接有支撑座、连接座和液压推杆，所述连接座上固定连接有支撑筒，所述支撑座内套接有导向套筒，所述支撑筒内套接有支撑辊，所述导向套筒与所述支撑辊固定连接，所述支撑筒的外侧设有多个弧形撑板，各所述弧形撑板分别通过连接块、油压块和连杆与所述支撑辊连接，液压顶升机构能够驱动所述支撑辊转动并同步推动所述弧形撑板移动，各所述弧形撑板在拼合成筒状时，所述弧形撑板与所述管件之间形成有作业腔；所述油压块上设有第二油腔以及设置在所述第二油腔内的凸台，所述凸台的外周面上对称设有至少两个挡板；所述连接块上设有输油通道，所述连接块上靠近所述第二油腔的一侧设有第一油腔，所述第一油腔内设有延伸管，所述延伸管上套接有排油筒，所述延伸管上设有延伸管通孔，所述排油筒上设有排油筒通孔，所述延伸管适于在所述排油筒内移动，以能够将所述延伸管通孔和所述排油筒通孔连通或错位，进而能够使油液在所述第二油腔、所述第一油腔和所述作业腔内流动。本发明所述的超高压管道自增强装置中，弧形撑板由液压推杆、导向套筒、连接块、油压块、连杆等零部件的配合作用，实现外撑以此对管件进行机械预顶撑，在机械预顶撑时同步触发内部第一油腔和第二油腔内的油液对作业腔进行填充而形成稳压环境，从而实现以少量油液对管件进行支撑的作业要求，提高油液填充速度的同时还能够保证稳压，且当超高压管道自增强装置的内部油压到达临界压力值时还能够激活液压放大机制，以此在超高压管道自增强装置内部形成高压环境以实现有效增强处理，通过先机械后高油压的分段式处理方式，进而显著提高了对管件的预支撑效果以及后续超高压液压支撑效果，从而有效保证了管件自增强的作业效率。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

1.一种超高压管道自增强装置，其特征在于，包括底座（1），所述底座（1）上固定连接有支撑座（3）、连接座（31）和液压推杆（2），所述连接座（31）上固定连接有支撑筒（32），所述支撑座（3）内套接有导向套筒（6），所述支撑筒（32）内套接有支撑辊（61），所述导向套筒（6）与所述支撑辊（61）固定连接，所述支撑筒（32）的外侧设有多个弧形撑板（7），各所述弧形撑板（7）分别通过连接块（74）、油压块（75）和连杆（64）与所述支撑辊（61）连接，液压顶升机构能够驱动所述支撑辊（61）转动并同步推动所述弧形撑板（7）移动，各所述弧形撑板（7）在拼合成筒状时，所述弧形撑板（7）与管件（4）之间形成有作业腔（9）；

2.根据权利要求1所述的超高压管道自增强装置，其特征在于，相邻两个所述弧形撑板（7）之间设有柔性金属片（10），各所述弧形撑板（7）能够通过所述柔性金属片（10）使各所述弧形撑板（7）连接形成筒体结构。

3.根据权利要求1所述的超高压管道自增强装置，其特征在于，所述液压推杆（2）的端部设有方形顶头（21），所述导向套筒（6）上设有扭曲导向槽（62），所述扭曲导向槽（62）围绕所述导向套筒（6）的中心轴线成螺旋状延伸，所述方形顶头（21）适于插入所述扭曲导向槽（62）内，以能够驱动所述导向套筒（6）旋转。

4.根据权利要求1所述的超高压管道自增强装置，其特征在于，所述输油通道（71）内设有浮筒（13），所述浮筒（13）通过弹性绳（131）与所述输油通道（71）的内壁固定连接，所述浮筒（13）的远离所述弹性绳（131）的一端设有磁吸阀门结构，所述磁吸阀门结构包括主阀板（15）、设置在所述浮筒（13）上靠近所述主阀板（15）的一端端面上的第一磁吸块（132）、通过转轴（19）转动连接在所述主阀板（15）上的次阀板（152）以及套接在该转轴（19）上的扭簧（153），所述主阀板（15）上靠近所述第一磁吸块（132）的一面上设有滑槽（18），所述滑槽（18）内设有第二磁吸块（154），所述第二磁吸块（154）能够抵接在所述次阀板（152）的底壁上。

5.根据权利要求4所述的超高压管道自增强装置，其特征在于，所述次阀板（152）为半圆形板状结构，所述次阀板（152）的平面与所述转轴铰接连接。

6.根据权利要求5所述的超高压管道自增强装置，其特征在于，所述输油通道（71）的一侧设有测压槽（76），所述测压槽（76）为一端开口、一端封闭的槽体结构。

7.根据权利要求6所述的超高压管道自增强装置，其特征在于，所述测压槽（76）内设有活塞（14）以及与所述活塞（14）固定连接的连接条（141），所述连接条（141）的一侧设有齿条（1411），所述齿条（1411）上啮合有从动齿轮（151），所述从动齿轮（151）固定连接在所述转轴（19）上，所述活塞（14）在所述测压槽（76）内往复移动，从而能够通过所述齿条（1411）带动所述从动齿轮（151）转动，进而能够带动所述转轴（19）转动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的超高压管道自增强装置，其特征在于，所述管件（4）上远离所述连接座（31）的一端还设有管端密封盘（5），所述管端密封盘（5）上设有压力表（51），所述压力表（51）适于检测所述作业腔（9）内的油液压力。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的超高压管道自增强装置，其特征在于，还包括排气阀（8）和排油阀（81），所述排气阀（8）和所述排油阀（81）均设置在所述连接座（31）上且与所述作业腔（9）连通。

10.一种超高压管道自增强方法，其特征在于，采用根据权利要求1至9中任一项所述的超高压管道自增强装置，包括如下步骤：