说 明 书

一种管道防腐层胶带剥离强度测试用移动支架

技术领域

[0001]本实用新型涉及管道防腐检测技术领域，具体涉及一种用于管道防腐层胶带剥离强度测试的可移动支架装置。

背景技术

[0002]在石油、天然气、化工等行业中，埋地钢质管道的外防腐层是保障管道安全运行的重要屏障。防腐层常采用聚乙烯胶带、环氧煤沥青胶带、聚丙烯纤维胶带等缠绕型材料，其与管体基材之间的粘结强度直接影响防腐层的服役寿命和防护效果。依据GB/T 23257-2017《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》、SY/T 0414-2017《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》等国家和行业标准，在管道防腐施工验收和运行维护阶段，需对防腐层胶带进行剥离强度试验（又称"剥离力测试"或"粘结力测试"），以评价防腐层与管体之间的粘附质量。

[0003]现有的防腐层剥离试验多采用手动操作方式进行，即操作人员使用弹簧测力计或简易的手持式拉力计，沿管道轴向或周向方向手动牵拉预切割的胶带条，同时读取拉力值。这种传统方式存在以下不足：

[0004]第一，人工操作施加的拉力不均匀、不连续，拉伸速度难以恒定控制，导致测试结果重复性差、离散度大，测量数据的可靠性和客观性不足，难以满足标准对试验条件一致性的要求。

[0005]第二，操作人员在管道敷设现场（尤其是沟槽内、高处或狭小空间）进行手动拉伸试验时，身体姿势受限，难以保持稳定的施力方向和恒定的剥离角度，测试的标准化程度低。

[0006]第三，现有试验装置多为固定式台架结构，体积大、质量重，难以在管道施工现场灵活移动和快速定位，尤其在长距离管线的多点抽检作业中，搬运和安装效率极低。

[0007]第四，常见的试验设备一次仅能完成单条胶带试样的剥离测试，在需要同时对比测试多个试样或进行多通道平行试验时，效率低、耗时长。

[0008]第五，现有装置的力值加载机构和力值传感检测系统缺乏有效集成，力传感器的安装位置不合理、信号传输不便，影响了力值测量精度和数据采集的实时性。

[0009]综上所述，现有技术迫切需要一种结构紧凑、可自由移动、能自动施加恒定剥离力、支持双通道同时测试、并可精确采集剥离力数据的管道防腐层胶带剥离试验用支架装置。

实用新型内容

[0010]本实用新型的目的在于提供一种管道防腐层胶带剥离强度测试用移动支架，以解决现有技术中剥离试验装置不能移动、施力不均匀、测试效率低、测量精度差的技术问题。

[0011]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

[0012]一种管道防腐层胶带剥离强度测试用移动支架，包括底座框架1、立柱8、顶部框架9、顶部横梁11、电动推杆13、力传感器20、钳形夹具25和支撑轮29。

[0013]所述底座框架1为矩形框架结构，由3030铝型材拼装而成，长度为600mm，宽度为120mm。底座框架1包括沿长度方向平行设置的前底座型材2和后底座型材3，以及沿宽度方向连接前底座型材2和后底座型材3的左横撑4和右横撑5，左横撑4位于底座框架1的左端，右横撑5位于底座框架1的右端。在底座框架1的中部区域，还设有沿宽度方向平行设置的推杆支撑型材6和推杆支撑型材7，二者间距为50mm，位于底座框架1的中央位置，用于支撑和固定电动推杆13的底部。前底座型材2、后底座型材3、左横撑4、右横撑5、推杆支撑型材6和推杆支撑型材7均采用截面尺寸为30mm×30mm的标准3030铝型材，通过铝型材专用连接件和角码10相互固定连接。

[0014]所述立柱8共四根，分别竖直设置于底座框架1的四个角部，采用与底座框架1相同规格的3030铝型材。每根立柱8的高度为270mm，底端与底座框架1的角部通过角码10螺栓连接，顶端与顶部框架9通过角码10螺栓连接。四根立柱8使底座框架1与顶部框架9之间形成一个高度为300mm的空间框架结构。

[0015]所述顶部框架9的结构与底座框架1类似，为矩形框架结构，由长度方向的两根600mm长型材和宽度方向的两根横撑组成，采用相同规格的3030铝型材。顶部框架9通过角码10与四根立柱8的顶端固定连接，形成完整的长方体空间框架。

[0016]所述角码10为L形钣金件，设有螺栓安装孔，用于连接相邻的两根铝型材。底座框架1与立柱8的连接处设有四个角码10，顶部框架9与立柱8的连接处设有四个角码10，共计八个角码10。

[0017]所述顶部横梁11设置于顶部框架9的上方，沿长度方向水平设置。顶部横梁11采用铝合金板材制成，长度为500mm，宽度为30mm，厚度为10mm。顶部横梁11沿其长度方向的中心线上，以20mm的等间距排列有多个横梁安装孔12，每个横梁安装孔12的直径为6mm，为通孔结构。横梁安装孔12用于挂装剥离线23和调整剥离测试点的位置。顶部横梁11通过螺栓固定于顶部框架9的顶面中央位置，横梁两端对称地超出底座框架1的两侧。

[0018]所述电动推杆13竖直安装于底座框架1的中央区域，位于推杆支撑型材6和推杆支撑型材7之间。电动推杆13为L型折返式结构，包括推杆底板14、驱动电机15、肘部连接件16、推杆主体17、伸缩杆18和推杆连接销19。

[0019]所述推杆底板14为矩形铝合金板，尺寸为60mm×80mm，水平固定于推杆支撑型材6和推杆支撑型材7的上表面，通过四颗螺栓紧固。推杆底板14的上表面安装有驱动电机15。

[0020]所述驱动电机15为直流电动机，水平安装于推杆底板14上，电机轴线沿支架宽度方向（前后方向）设置。驱动电机15的外壳为圆筒形，直径约36mm，长度约77mm，两端设有端盖。驱动电机15的一端伸出有输出轴，通过减速机构与推杆主体17内部的丝杠传动机构连接。

[0021]所述肘部连接件16为矩形钣金折弯件，连接驱动电机15的顶部与推杆主体17的底部，实现从水平方向到竖直方向的过渡转折，使电动推杆13整体呈L型结构布局。这种L型折返式结构使得驱动电机15水平布置在底座框架1内部空间中，有效降低了电动推杆13的总高度，使整个支架结构更加紧凑。

[0022]所述推杆主体17为矩形截面的铝合金壳体，截面尺寸为36mm×36mm，高度为130mm，竖直设置。推杆主体17内部装有丝杠螺母传动副，通过驱动电机15的旋转驱动实现伸缩杆18的直线往复运动。推杆主体17的上下两端设有端盖和法兰，中部设有加强环。

[0023]所述伸缩杆18为圆柱形不锈钢杆，直径为12mm，从推杆主体17的顶端伸出，可在驱动电机15的驱动下沿竖直方向做直线伸缩运动。伸缩杆18的顶端设有连接头，连接头上开有水平方向的横向通孔，用于安装推杆连接销19。

[0024]所述推杆连接销19为销轴，水平穿过伸缩杆18顶端的连接头，用于将伸缩杆18与顶部横梁11或被测试样的加载点铰接连接。当驱动电机15通电工作时，伸缩杆18向上伸出，推动顶部横梁11向上运动，从而通过剥离线23对被测胶带试样28施加向上的剥离拉力。

[0025]所述力传感器20共两个，分别设置于顶部横梁11的下方，对称布置于横梁中心线的两侧，间距为240mm。每个力传感器20为椭圆形外壳的小型称重传感器，通过传感器连接螺栓21安装于剥离线23上。力传感器20的上端通过传感器连接螺栓21与剥离线23的上段连接，下端通过传感器连接螺栓21与剥离线23的下段连接，使力传感器20串联在剥离力的传力路径上。每个力传感器20引出有传感器信号线22，用于将力值电信号传输至外部的数据采集仪或显示仪表。

[0026]所述剥离线23共两根，为金属钢丝绳或金属拉杆，直径约3.6mm。每根剥离线23的上端通过横梁悬挂点24（即选定的横梁安装孔12位置）悬挂于顶部横梁11上，中段串联有力传感器20，下段与钳形夹具25连接。剥离线23是将电动推杆13产生的向上推力传递至被测胶带试样28的力传递构件。

[0027]所述横梁悬挂点24为顶部横梁11上选定的某一横梁安装孔12的位置。由于横梁安装孔12沿横梁长度方向以20mm的间距均匀分布，操作者可根据被测管道的管径和试验位置需求，选择不同的横梁安装孔12作为横梁悬挂点24，从而灵活调整两条剥离线23之间的间距，适应不同尺寸管道的测试需求。

[0028]所述钳形夹具25共两个，分别安装于两根剥离线23的下端。每个钳形夹具25包括夹具本体、夹具钳口26和调节旋钮27。夹具钳口26为相对设置的两片金属钳板，钳口的夹持宽度约为20mm，钳口内表面设有防滑纹路，用于可靠夹持被测胶带试样28的自由端。调节旋钮27位于钳形夹具25的侧面，通过旋转调节旋钮27可调节夹具钳口26的开合程度和夹紧力大小，以适应不同厚度的胶带试样。

[0029]所述被测胶带试样28为从管道防腐层表面预切割的胶带条带，宽度通常为20mm～30mm，长度根据标准要求确定。被测胶带试样28的一端仍粘贴于管道表面（即粘结端），另一端为自由端，被夹持于钳形夹具25的夹具钳口26中。

[0030]所述支撑轮29共四个，分别设置于底座框架1四个角部的下方。每个支撑轮29包括轮架安装板30、轮叉31和轮轴32。轮架安装板30为矩形金属板，通过四颗螺栓固定于底座框架1角部对应的底面位置。轮叉31从轮架安装板30的下方延伸，呈U形结构，轮叉31的两臂之间安装有轮轴32。轮轴32上装有橡胶包覆的滚轮，滚轮直径为36mm。每个支撑轮29组件的总高度为62mm（从底座框架1底面至滚轮底部接触面）。四个支撑轮29的滚轮轴线均沿支架宽度方向（左右方向）设置，使滚轮可沿支架长度方向（前后方向）滚动行走，从而实现整个支架在管道上方沿管道轴向方向的移动定位功能。

[0031]本实用新型的有益效果在于：

[0032]第一，通过电动推杆13驱动，可自动、连续、恒速地施加剥离拉力，克服了人工操作力值不均匀、速度不稳定的缺陷，显著提高了剥离试验的重复性和数据可靠性。

[0033]第二，设置了四个支撑轮29，使整个支架可在管道上方沿管道轴向方向自由移动和定位，极大地方便了多点抽检作业，提高了现场试验效率。

[0034]第三，采用双通道测试结构（两条剥离线23、两个力传感器20、两个钳形夹具25），可同时对两条胶带试样进行平行剥离试验，测试效率提高一倍。

[0035]第四，顶部横梁11上设置多个等间距的横梁安装孔12，可灵活调整剥离线23的悬挂位置，适应不同管径管道的测试需求。

[0036]第五，力传感器20串联在剥离力传力路径上，可实时精确测量剥离力值，通过传感器信号线22输出电信号，便于连接数据采集系统实现力值的实时记录和分析。

[0037]第六，整体框架采用3030铝型材拼装，结构轻便、拆装方便、模块化程度高，便于现场运输和组装。

[0038]第七，电动推杆13采用L型折返式结构，驱动电机15水平布置，有效降低了支架整体高度，使结构紧凑。

附图说明

[0039]图1是本实用新型的立体结构示意图；

[0040]图2是本实用新型的主视图（前视图）；

[0041]图3是本实用新型的左视图（侧视图）；

[0042]图4是本实用新型的俯视图（顶视图）；

[0043]图5是本实用新型中电动推杆的局部放大图；

[0044]图6是本实用新型中钳形夹具与力传感器的局部放大图；

[0045]图7是本实用新型中支撑轮的局部放大图。

[0046]图中：1-底座框架，2-前底座型材，3-后底座型材，4-左横撑，5-右横撑，6-推杆支撑型材（左），7-推杆支撑型材（右），8-立柱，9-顶部框架，10-角码，11-顶部横梁，12-横梁安装孔，13-电动推杆，14-推杆底板，15-驱动电机，16-肘部连接件，17-推杆主体，18-伸缩杆，19-推杆连接销，20-力传感器，21-传感器连接螺栓，22-传感器信号线，23-剥离线，24-横梁悬挂点，25-钳形夹具，26-夹具钳口，27-调节旋钮，28-被测胶带试样，29-支撑轮，30-轮架安装板，31-轮叉，32-轮轴。

具体实施方式

[0047]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

[0048]如图1至图7所示，本实用新型提供一种管道防腐层胶带剥离强度测试用移动支架，其整体结构由铝型材框架、电动推杆驱动系统、力值检测系统、试样夹持系统和移动行走系统五个功能模块组成。

[0049]一、铝型材框架的装配

[0050]如图1、图2和图3所示，首先装配底座框架1。取两根长度为600mm的3030铝型材作为前底座型材2和后底座型材3，沿长度方向平行放置，两者之间的中心距为90mm（外缘宽度为120mm）。取两根长度为60mm的3030铝型材分别作为左横撑4和右横撑5，沿宽度方向连接前底座型材2和后底座型材3的两端，使用铝型材专用T形螺母和内六角螺栓紧固。同时，在底座框架1的中部，安装两根长度为60mm的3030铝型材作为推杆支撑型材6和推杆支撑型材7，二者间距50mm，沿宽度方向连接前底座型材2和后底座型材3，用于后续安装电动推杆13的推杆底板14。

[0051]接下来安装四根立柱8。取四根长度为270mm的3030铝型材，分别竖直安装于底座框架1的四个角部，使用L形角码10和M6螺栓进行连接固定。每根立柱8的底端与底座框架1角部的两根型材之间各安装一个角码10，共计四个底部角码10。

[0052]然后装配顶部框架9。顶部框架9的结构与底座框架1对称，由两根600mm长型材和两根60mm横撑组成。将顶部框架9安装于四根立柱8的顶端，同样使用角码10和M6螺栓固定。每根立柱8的顶端与顶部框架9之间安装一个角码10，共计四个顶部角码10。至此，底座框架1、四根立柱8和顶部框架9构成一个长600mm、宽120mm、高300mm的长方体空间框架。

[0053]二、电动推杆驱动系统的安装

[0054]如图2和图5所示，电动推杆13安装于底座框架1中央的推杆支撑型材6和推杆支撑型材7之间。首先将推杆底板14水平放置于推杆支撑型材6和推杆支撑型材7的上表面，使用四颗M5螺栓将推杆底板14紧固。然后将驱动电机15水平安装于推杆底板14上方，电机轴线沿支架前后方向（宽度方向）设置。驱动电机15为12V或24V直流电动机，通过内置减速齿轮箱降速增扭。

[0055]驱动电机15的上方连接肘部连接件16，肘部连接件16为折弯钣金件，实现从水平方向到竖直方向的90度过渡。推杆主体17竖直安装于肘部连接件16的上方，内部装有梯形丝杠或滚珠丝杠传动副。当驱动电机15通电运行时，电机输出轴的旋转运动经减速机构传递至丝杠，丝杠的旋转驱动螺母做直线运动，从而带动伸缩杆18在推杆主体17内做竖直方向的直线伸缩运动。

[0056]伸缩杆18为直径12mm的不锈钢光杆，从推杆主体17顶端伸出。伸缩杆18的行程根据电动推杆13的型号确定，一般为50mm～150mm。伸缩杆18的顶端设有连接头，连接头上横向穿有推杆连接销19（销轴），用于与顶部横梁11铰接连接。

[0057]三、顶部横梁的安装

[0058]如图1、图2和图4所示，顶部横梁11安装于顶部框架9的上方。顶部横梁11为一块500mm×30mm×10mm的铝合金板，沿中心线以20mm的等间距钻有直径6mm的通孔（横梁安装孔12）。顶部横梁11的中心位置通过推杆连接销19与伸缩杆18的顶端铰接连接。顶部横梁11的两端通过螺栓固定于顶部框架9上。当电动推杆13的伸缩杆18向上伸出时，顶部横梁11随之向上运动。

[0059]四、力值检测系统的安装

[0060]如图2和图6所示，力传感器20为小型称重传感器（量程一般为0～100N或0～200N），外壳呈椭圆形，长轴约30mm，短轴约15mm。力传感器20的上端和下端各设有螺纹连接孔，分别通过传感器连接螺栓21与剥离线23的上段和下段连接，使力传感器20串联在剥离力的传力路径上。每个力传感器20引出传感器信号线22，信号线末端设有标准接插件，可连接外部数据采集仪、信号放大器或数字显示仪表，实现剥离力值的实时监测和记录。

[0061]本实用新型设有两个力传感器20，分别设置在两条剥离线23上，对称布置于顶部横梁11中心线的两侧，间距约240mm。两个力传感器20可独立工作，分别检测各自通道的剥离力值，实现双通道并行测量。

[0062]五、试样夹持系统的安装

[0063]如图2和图6所示，每条剥离线23的下端连接有一个钳形夹具25。钳形夹具25包括夹具本体、夹具钳口26和调节旋钮27。夹具钳口26由两片金属钳板组成，钳口宽度约20mm，钳板内表面加工有交叉网纹以增加摩擦力。旋转调节旋钮27可通过螺杆机构调节两片钳板的间距，从而夹紧或松开被测胶带试样28。

[0064]使用时，将被测胶带试样28的自由端插入夹具钳口26之间，旋紧调节旋钮27使夹具钳口26夹紧胶带试样。夹具钳口26的防滑纹路可有效防止试样在拉伸过程中滑脱。

[0065]六、移动行走系统的安装

[0066]如图2、图3和图7所示，四个支撑轮29分别安装于底座框架1四个角部的下方。每个支撑轮29的轮架安装板30通过四颗M4螺栓固定于底座框架1角部的底面。轮叉31从轮架安装板30的下方延伸，呈U形结构。轮轴32水平穿过轮叉31的两臂下端，轮轴32上套装有橡胶包覆的滚轮，滚轮直径为36mm。

[0067]四个支撑轮29的总高度（从底座框架1底面至滚轮接地面）均为62mm。四个滚轮的轴线均沿支架宽度方向（左右方向）设置，使滚轮可沿支架长度方向（前后方向）滚动。在管道防腐层剥离试验时，将支架置于管道上方的工作台或导轨上，操作人员可推动支架沿管道轴向方向移动至不同的检测位置，无需搬运和重新安装，极大地提高了多点抽检的作业效率。

[0068]七、工作原理

[0069]使用时，首先将本实用新型的移动支架置于待测管道上方的工作面上，通过推动支架使四个支撑轮29在工作面上滚动，将支架移动至待测位置并对中。然后在管道防腐层表面预先切割两条宽度为20mm～30mm的胶带条带作为被测胶带试样28，将两条试样的自由端分别夹持于左右两个钳形夹具25中。

[0070]根据管道管径和试样位置，选择顶部横梁11上合适的横梁安装孔12作为横梁悬挂点24，将两根剥离线23的上端分别挂装于选定的横梁悬挂点24上。确认力传感器20已正确串联在剥离线23上，传感器信号线22已连接至数据采集设备。

[0071]接通电动推杆13的电源，控制驱动电机15启动，伸缩杆18缓慢向上伸出。伸缩杆18通过推杆连接销19推动顶部横梁11向上运动，顶部横梁11的上升运动通过横梁悬挂点24拉紧剥离线23。剥离线23上串联的力传感器20受到拉力作用，将力值信号传输至数据采集系统。剥离线23下端连接的钳形夹具25随之向上拉伸被测胶带试样28，使胶带试样28从管道表面逐渐剥离。

[0072]在剥离过程中，力传感器20持续检测剥离力的大小，数据采集系统实时记录力值-时间曲线或力值-位移曲线。通过控制电动推杆13的运行速度，可实现恒速剥离，保证试验条件的一致性。两个通道的力传感器20独立采集各自的剥离力数据，可同时获取两个试样的剥离强度测试结果。

[0073]试验完成后，反向控制电动推杆13使伸缩杆18缩回，松开钳形夹具25取出试样残余。如需在管道的其他位置继续测试，只需推动支架沿管道方向移动至下一个测试点，重新切割试样并夹持，即可开始新的测试循环。整个过程简便快捷，单人即可独立完成操作。