爱华网本文介绍一种由作者设计的简便的单管试压工装即锁紧胶管密封器。经过多年实践，数千次使用结果证明，这种工装具有性能可靠、操作简便、工效高、成本低等优点，因而我厂已广泛应用于各种单根管子的水压试验中。
一、试压装置及过程
将等试压的钢管1放在支架12及与之相连的下卡板7上，将胶管密封器插入管口（密封器由收紧螺母2、膨胀环3、加压杆9、胶皮管5及承力环6等组成）后盖上上卡板4，用卡板螺栓10及卡板螺母11紧固卡板与钢管，并将预密封紧固螺母8稍加拧紧，收紧螺母2的凸齿卡到膨胀环3的卡槽中这样可防止拧紧紧固螺母8时收紧螺母2跟转并对胶皮管5进行初步挤压。
试压开始前，将被试压管中充满水并排净空气，然后按上述程序装好试压装置，开动试压泵，高压水就会沿着加压杆的通孔（被试压管另一端的加压杆无通孔）进入钢管。由于高压的作用，加压杆与被试压管发生相对移动并通过收紧螺母2、膨胀环3及承力环6压缩胶管，因此胶管发生径向膨胀，从而自动密封了管口。
试压结束后，通过高压截止阀卸压，胶管弹性回复，松开预紧密封螺母8及上卡板4，把胶管密封器轻轻往里一拍就可更换钢管。
整个试压过程中，装置的装拆仅需五分钟左右。
加压杆9与试压泵之间通过螺纹管接头挠形金属管连接。
二、主要零件结构与工艺参数
1、管卡紧固力Q
管卡的作用在于确保试压过程的安全、可靠。实际上当试验压力不太高时（一般在5MPa以下），即使无管卡也可以安全可靠地试压，这时预密封紧固螺母的作用就显得特别重要。
（1）无紧固管卡时的情况
为了保证密封以及不让密封器在压力作用下脱离钢管，就必须在密封器插入钢管后拧紧预密封紧固螺母，使胶管轴向收缩，径向膨胀，产生对钢管内壁的压力Pk。若此时胶管长为L，那么胶管阻止密封装置脱离钢管的轴向力为Q，则：
Q=2πRLf1Pk N (1)
式中：R——钢管的内半径，mm
L——胶管在Pk作用下的长度，mm
Pk——胶管对钢管壁面压力，MPa
f1——胶管与钢管间摩擦系数，取0.5
水压Pc将使密封器有脱离钢管的趋势，这种脱离力为T，则：
T=π（R2-r2)Pc N (2)
式中r为加压杆通孔的内半径，见图4，r=0.5d1mm。当Q>nT，即：2πRLPkf1≥nπ（R2-r2)Pc 时，装置方可安全可靠地工作。所以，钢管受到胶管的径向压力Pk应满足下式：
Pk≥ MPa (3)
式中n为安全系数，取n=2。因R2远大于r2，将r2从（3）式中略去，并将（3）式改写成下式，其值更偏向安全。
Pk≥2R2Pc/LR=2RPc/L MP a (3’)
为了使密封器能可靠工作，按（3’)确定Pk是必要的，但是Pk过大，胶管发生塑性流动，密封器不能继续使用，同时装置拆卸将会遇到很大困难，所以只有当试验压力不太高时（一般在5MPa以下）使用无管卡的胶管封器才是安全可靠的。
（2）使用管卡时的情况
为了防止密封器的胶管受压力过高，保证试压过程中的安全，设置管卡是必要的，因为这时胶管的工作压力等于水压试验压力。在这样的压力下使用普通的胶管就可以满足要求。从装置图中可以看出，密封器的密封作用是借助水压Pc使加压杆发生位移来自动实现的（试压开始后预密封紧固螺母不再起作用）。
设管卡对钢管的径向压力为Pb，钢管和管卡接触宽度为B，钢管与管卡间摩擦系数为5，那么Pc、Pb之间应满足以下关系式：
2πRHfBPh≥n1π（R2-r2)Pc
则 Pb≥ MPa (4)
略去(4)中r2,则(4)可写作：
Pb≥ MPa (4’)
式中 n1 —— 安全系数，取n1=1.5
RH—— 钢管外半径，mm
B—— 钢管与管卡接触宽度，mm
Pb—— 管卡对钢管的压力，MPa
Pc—— 试验压力， MPa
为了获得Pb，必须使螺栓T承受总拉力G（见图2）则：
因为n1=1.5，f=0.1，所以
G=15R2Pc N （5）
故，压板螺栓T承受的总拉力G可以按（5）式确定。
2.胶管的有关参数
（1）胶管的有关参数DH
DH=dH-ΔdH-2S-2Δs-δ mm (6)
图3 胶管结构
式中 ΔdH—— 管的直径最大负偏差，mm
S—— 管的壁厚，mm
Δs—— 管的壁厚最大上偏差，mm
δ—— 装配间隙，取0.25mm
根据GB8163-2008、GB9948-2006、GB/T3625-2007及
GB6479-2000，
钢管取ΔdH=0.3mm，Δs=0.1S，故
DH=dH-2.2S-0.55 mm (6’)
铜管、钛管取ΔdH=0.1mm，Δs=0.1S，故
DH=dH-2.2S-0.35 mm (6’)
按(6’)确定胶管外径，装配拆卸十分方便，工作可靠。同时试压前无需对管内做特殊处理，只要内壁没有严重的机械损伤，既使管子有较大的椭圆度，密封器也能可靠工作。
胶管内径Do
Do的大小主要从密封器整体结构考虑，决定于胶管的外径及加压杆的外径，同时使胶管工作时压缩率控制在25%左右为宜。一般取：Do:DH=0.5～0.7，当钢管直径小时取上限，反之取较小值。
（3）胶管长度L
根据（3’），L≥
当压力较低时，不使用管卡，取Pk：Pc=1，则L≥2R，所以2R为在Pk作用下胶管的最小长度，由于胶管与钢管及加压杆之间有间隙存在，故自由状态下应取胶管长度L’＞L，通常取L’≥dH。这一尺寸不仅能满足不设管卡的情况，也满足有管卡的情况。
（4）胶管硬度
胶管硬度约为邵氏硬度70左右比较理想。实际上普通胶管，如乙炔皮带、化学试验用连通胶管等都是比较好的密封材料。
加压杆（见图4）是密封器的关键零件，各部位光洁度按图4要求，由于与预密封螺母频繁摩擦，同时又是主要受力元件，一般应选择优质钢加工，并进行调质热处理。加压杆的设计主要是结构设计，其尺寸受被试压管内径与胶管内径的制约，同时应注意采用标准公制螺纹。中间设置一段六角方身是为了方便使用扳手拧紧加压杆。
工作实例
自2009年来，我厂为国内外用户制造上万台换热器及数台废热回收器。特别是2011年给客户制造的119.5m2丙烷换热器，每台换热器上有264根U形换热管，其材质为TA2，规格是φ19*1.2。U形管要经过弯制再与管板胀焊，由于TA2管比较脆弯制易变形、开裂，在胀焊之前要对单根弯制好的U形管逐根进行水压试验，试验压力为4MPa，以验证钛管的强度及致密性，并验证其弯制过程中没产生裂纹。使用这种工具获得了满意的结果，目前这种工具已广泛应用于U形管换热器、废热回收器及其他各种单根换热管的水压试验中。
