專利名稱：一種多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于油氣管材性能測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，尤其是一種用于石油天然氣管材全尺寸評價(jià)的多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
:油氣管材是石油天然氣工業(yè)的基礎(chǔ)，其安全可靠性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、使用壽命對石油天然氣工業(yè)具有重大影響。隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展，深井、超深井、高氣壓井等苛刻工況，以及高寒、高蝕、地震斷裂帶等惡劣環(huán)境對油氣管材的質(zhì)量、性能要求愈來愈高。為了準(zhǔn)確反映油氣管材服役條件和失效工況，科學(xué)的評價(jià)油氣管材的極限承載能力和適用性，按照相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)研發(fā)要求，研制了一套多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，用于模擬管材的實(shí)際服役工況，進(jìn)行包括軸向載荷(拉伸或壓縮)、壓力(內(nèi)壓或外壓)、彎曲和溫度等單個(gè)或復(fù)合載荷的全尺寸測試試驗(yàn)。目前國內(nèi)已有的油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，僅能完成油井管單接箍短試樣的試驗(yàn)評價(jià)工作，無法實(shí)現(xiàn)油井管多接箍長試樣或輸送管材的管材性能測試評價(jià)，無法更加逼真模擬評價(jià)其服役狀況下承載性能及適用性，嚴(yán)重阻滯了國內(nèi)油氣管材研發(fā)進(jìn)度和水平提升
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明彌補(bǔ)了現(xiàn)有復(fù)合加載試驗(yàn)裝置的不足，提供了一種多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其除了完全滿足現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)項(xiàng)目外，還增加了油井管多接箍實(shí)物評價(jià)、油井管整管試樣實(shí)物評價(jià)和輸送管實(shí)物評價(jià)等試驗(yàn)功能，更加逼真地模擬了管材的實(shí)際服役工況，補(bǔ)充了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)功能，滿足了油氣管材研發(fā)及性能測試評價(jià)的新需求。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的:一種多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，包括載荷框架、安裝底座、載荷系統(tǒng)、采集控制系統(tǒng)；所述載荷框架是由承力梁、移動(dòng)加載頭、活動(dòng)加載頭、液壓缸、傳感器和固定加載頭以剛性連接方式組成的一個(gè)整體，載荷框架固定在安裝底座上；所述載荷系統(tǒng)設(shè)置在載荷框架上并與試樣連接，載荷系統(tǒng)上連接有采集控制系統(tǒng)。所述活動(dòng)加載頭設(shè)置在載荷框架前端，活動(dòng)加載頭之后設(shè)置有雙液壓缸、每個(gè)液壓缸末端設(shè)置有傳感器，傳感器后方設(shè)置有移動(dòng)加載頭，移動(dòng)加載頭后方設(shè)置有固定加載頭，在移動(dòng)加載頭和固定加載頭之間設(shè)置有承力梁。所述活動(dòng)加載頭底部設(shè)置有輥輪、該輥輪與設(shè)置在底座上的軌道滑動(dòng)連接。所述活動(dòng)加載頭和移動(dòng)加載頭都設(shè)置有連接試樣用單耳和雙耳。所述 米集控制系統(tǒng)和載荷系統(tǒng)構(gòu)成Iv閉環(huán)加載控制系統(tǒng)。所述移動(dòng)加載頭與承力梁滑動(dòng)連接，移動(dòng)加載頭上設(shè)置有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和插銷，移動(dòng)加載頭通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在承力梁上移動(dòng)，并通過插銷與承力梁上圓孔剛性連接和定位。所述載荷系統(tǒng)包括彎曲系統(tǒng)、加熱裝置、高溫外壓筒和增壓系統(tǒng)，增壓系統(tǒng)包括水增壓系統(tǒng)、氣增壓系統(tǒng)和油增壓系統(tǒng)，載荷系統(tǒng)作用于試樣并對其提供載荷。所述彎曲系統(tǒng)包括液壓頂桿，液壓頂桿用于完成試樣的三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。與現(xiàn)有試驗(yàn)裝置相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1、現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)對試樣取樣長度有較大限制，對試驗(yàn)開展不便，本試驗(yàn)裝置可通過移動(dòng)加載頭的位置調(diào)整來適應(yīng)試樣長度。2、現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置僅能完成常溫外壓條件的復(fù)合加載實(shí)驗(yàn)，與管材實(shí)際服役狀況有所差別，本試驗(yàn)裝置的高溫外壓條件的復(fù)合加載試驗(yàn)更加接近管材在井下的實(shí)際服役工況。3、現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置僅適用于油井管管材的復(fù)合加載試驗(yàn)，本試驗(yàn)裝置可進(jìn)行大口徑輸送油氣管材的實(shí)物評價(jià)試驗(yàn)。4、現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置僅能完成單個(gè)接箍試樣的試驗(yàn)，本試驗(yàn)裝置可開展多個(gè)接箍試樣的試驗(yàn)。


:圖1為本發(fā)明試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明試驗(yàn)裝置的俯視圖；圖3為本發(fā)明試驗(yàn)裝 置彎曲系統(tǒng)的示意圖；圖4為本發(fā)明試驗(yàn)裝置高溫外壓筒的示意圖；其中:1為活動(dòng)加載頭；2為輥輪；3為雙耳；4為單耳；5為安裝底座；6為液壓缸；7為傳感器；8為移動(dòng)加載頭；9為固定加載頭；10為承力梁；11為彎曲系統(tǒng)；12為試樣；13采集控制系統(tǒng)；14為增壓系統(tǒng)；15為高溫外壓筒。
具體實(shí)施方式
:下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:參見圖1、2、3和4，一種多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，由載荷框架及安裝底座、彎曲系統(tǒng)、高溫外壓筒、增壓系統(tǒng)、采集控制系統(tǒng)等組成。試樣通過剛性連接方式與活動(dòng)加載頭和移動(dòng)加載頭上的單耳、雙耳連接，安裝于載荷框架上，通過液壓缸對試樣施加拉伸或壓縮載荷；為試樣施加外壓載荷時(shí)，先將其安裝于高溫外壓筒中，再與載荷框架連接，通過增壓系統(tǒng)對試樣施加內(nèi)壓或外壓載荷；彎曲系統(tǒng)通過液壓頂桿對試樣施加彎曲載荷；通過以上單一或復(fù)合載荷施加，模擬管材實(shí)際服役工況，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考，為管柱的安全設(shè)計(jì)提供有力保障。彎曲系統(tǒng):彎曲框架兩側(cè)拉桿與活動(dòng)加載頭和移動(dòng)加載頭上的雙耳相連，使彎曲框架與試樣形成閉環(huán)，通過彎曲框架上的液壓頂桿垂直推動(dòng)試樣，以達(dá)到使試樣產(chǎn)生彎曲效果的目的，完成三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。加熱裝置:用感應(yīng)加熱軟線圈纏繞于試樣或高溫外壓筒表面，為試樣加熱，以完成對試樣進(jìn)行溫度載荷的施加。
高溫外壓筒:在試樣進(jìn)行外壓試驗(yàn)的時(shí)，用高溫外壓筒支架調(diào)節(jié)固定外壓筒位置，將高溫外壓筒環(huán)繞于試樣外表面，使試樣處于自由浮動(dòng)狀態(tài)，以完成對試樣進(jìn)行外壓載荷的施加。增壓系統(tǒng)包括水增壓系統(tǒng)、氣增壓系統(tǒng)和油增壓系統(tǒng)；通過高壓軟管將增壓系統(tǒng)與試樣相連接，通過增壓泵將水、油或者氣體介質(zhì)增壓作用于試樣上，以完成對試樣進(jìn)行內(nèi)外壓載荷的施加。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
1.一種多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其特征在于: 包括載荷框架、安裝底座、載荷系統(tǒng)和采集控制系統(tǒng)；所述載荷框架是由承力梁、移動(dòng)加載頭、活動(dòng)加載頭、液壓缸、傳感器和固定加載頭以剛性連接方式組成的一個(gè)整體，載荷框架固定在安裝底座上；所述載荷系統(tǒng)設(shè)置在載荷框架上并與試樣連接，載荷系統(tǒng)上連接有采集控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述活動(dòng)加載頭設(shè)置在載荷框架前端，活動(dòng)加載頭之后設(shè)置有雙液壓缸、每個(gè)液壓缸末端設(shè)置有傳感器，傳感器后方設(shè)置有移動(dòng)加載頭，移動(dòng)加載頭后方設(shè)置有固定加載頭，在移動(dòng)加載頭和固定加載頭之間設(shè)置有承力梁。
3.如權(quán)利要求1所述多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述活動(dòng)加載頭底部設(shè)置有輥輪、該輥輪與設(shè)置在底座上的軌道滑動(dòng)連接。
4.如權(quán)利要求1所述多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述活動(dòng)加載頭和移動(dòng)加載頭都設(shè)置有連接試樣用單耳和雙耳。
5.如權(quán)利要求1所述多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述采集控制系統(tǒng)和載荷 系統(tǒng)構(gòu)成Iv閉環(huán)加載控制系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述移動(dòng)加載頭與承力梁滑動(dòng)連接，移動(dòng)加載頭上設(shè)置有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和插銷，移動(dòng)加載頭通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在承力梁上移動(dòng)，并通過插銷與承力梁上圓孔剛性連接和定位。
7.如權(quán)利要求1所述多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述載荷系統(tǒng)包括彎曲系統(tǒng)、加熱裝置、高溫外壓筒和增壓系統(tǒng)，增壓系統(tǒng)包括水增壓系統(tǒng)、氣增壓系統(tǒng)和油增壓系統(tǒng)，載荷系統(tǒng)作用于試樣并對其提供載荷。
8.如權(quán)利要求7所述多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述彎曲系統(tǒng)包括液壓頂桿，液壓頂桿用于完成試樣的三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能全尺寸油氣管材復(fù)合加載試驗(yàn)裝置，包括載荷框架、安裝底座、載荷系統(tǒng)和采集控制系統(tǒng)；所述載荷框架是由承力梁、移動(dòng)加載頭、活動(dòng)加載頭、液壓缸、傳感器和固定加載頭以剛性連接方式組成的一個(gè)整體，載荷框架固定在安裝底座上；所述載荷系統(tǒng)設(shè)置在載荷框架上并與試樣連接，載荷系統(tǒng)上連接有采集控制系統(tǒng)。其中載荷框架為試驗(yàn)主承力部件，并通過防失穩(wěn)支架、液壓缸支架將其連接固定于安裝底座上。本發(fā)明專利不僅能完成現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)項(xiàng)目，而且還增加了油井管多接箍實(shí)物評價(jià)、油井管整管試樣實(shí)物評價(jià)和輸送管實(shí)物評價(jià)等試驗(yàn)功能，更加逼真地模擬了管材的實(shí)際服役工況，補(bǔ)充了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)功能，滿足了油氣管材研發(fā)及性能測試評價(jià)的新需求。
文檔編號(hào)G01N3/00GK103245555SQ20131016990
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者楊忠文, 畢宗岳, 田小江, 黨濤, 張錦剛, 張峰, 白鶴, 何石磊, 王勇, 楊志孝, 王一岑, 焦偉, 苑清英, 侯永利, 黃立, 張積廣, 楊武剛 申請人:寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司