本發(fā)明涉及工程管材及其配套構(gòu)件的測試裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油套管全尺寸評價(jià)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：
：

定向井、大斜度井、水平井及稠油熱采井等井況中，油套管可能會(huì)因受三維應(yīng)力狀態(tài)而發(fā)生彎曲，定向井、水平井0°～90°造斜段的彎曲度更大，為減少因油套管在井下發(fā)生彎曲失效而導(dǎo)致的油氣井報(bào)廢事故，下井前都會(huì)對管材進(jìn)行帶彎曲的實(shí)物評價(jià)試驗(yàn)。目前采用的彎曲試驗(yàn)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有描述，很多檢測結(jié)構(gòu)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)了試驗(yàn)裝置，但由于我國在油套管材全尺寸評價(jià)試驗(yàn)設(shè)備制造方面起步晚，所用的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置也為上個(gè)世紀(jì)90年代從國外引進(jìn)的裝備，在測試精度、試驗(yàn)功能等方面目前已不能完全滿足試驗(yàn)要求。

中國專利局于2013年4月17日公開了公開號為CN 202886213 U的實(shí)用新型專利，其名稱為一種石油管全尺寸彎曲試驗(yàn)裝置，該專利由端部固定裝置和彎曲載荷裝置組成，端部固定裝置包括端部固定座和連接端頭，連接端頭彎曲載荷裝置連接。但是該方案存在缺陷：鋼管發(fā)生彎曲變形時(shí)，承受載荷小、安全系數(shù)低，且加載數(shù)據(jù)不精確。

中國專利局于2013年9月18日公開了公開號為CN 103308397 A的發(fā)明專利，其名稱為全尺寸金屬復(fù)合管四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，該專利由底座、兩個(gè)載荷支撐柱、被測金屬復(fù)合管夾扣、兩個(gè)加載油缸、控制器、傳感器、應(yīng)變片、應(yīng)變儀構(gòu)成，加載油缸的活塞端部與夾扣鉸鏈，被測金屬復(fù)合管夾扣設(shè)在載荷支撐柱上，這種結(jié)構(gòu)可使鋼管彎曲角度自行變化調(diào)節(jié)，并且被測金屬復(fù)合管夾扣可相對載荷支撐柱縱向轉(zhuǎn)動(dòng)，夾扣可隨管端角度變化自行調(diào)節(jié)。但是該方案存在缺陷：1、采用油缸加載，試驗(yàn)過程不穩(wěn)定，彎曲度實(shí)際值會(huì)隨軸向力、內(nèi)壓等載荷的變化而變化；2、應(yīng)變片采集系統(tǒng)，效率低，成本高。

所以如何準(zhǔn)確的測試管材在彎曲作用下的實(shí)物性能，評價(jià)不同彎曲度對管材實(shí)物性能的影響，對石油工程顯得尤為重要。同時(shí)，準(zhǔn)確測試出油套管材彎曲條件下的實(shí)物性能，對于提高油套管設(shè)計(jì)水平、使用安全及開發(fā)新型特殊螺紋接頭管材、減少油田失效事故也有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

為了克服上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種管材全尺寸評價(jià)的四點(diǎn)彎試驗(yàn)裝置，滿足工程技術(shù)的需要。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：管材全尺寸評價(jià)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，包括卡箍組件、測力傳感器、電動(dòng)升降機(jī)、升降機(jī)安裝板、吊橋、吊耳、扣母、單耳、雙耳、拉線式位移傳感器和磁吸塊；所述卡箍組件由上夾頭、六角螺母、彈簧墊圈、平墊圈、六角螺栓、下夾頭、壓板、連接球頭和沉頭螺釘組成，上夾頭和下夾頭之間由六角螺栓連接，并且下夾頭底部有與連接球頭間隙配合的內(nèi)球面，壓板將連接球頭與下夾頭通過螺栓連接在一起；所述卡箍組件通過連接球頭自帶螺紋與測力傳感器的上平面連接，測力傳感器的下平面與電動(dòng)升降機(jī)連接；所述電動(dòng)升降機(jī)通過升降機(jī)安裝板與吊橋通過螺栓連接；所述吊橋與吊耳連接，吊耳與雙耳和單耳連接，單耳通過自帶螺紋與扣母連接，扣母與試樣連接；所述拉線式位移傳感器底部自帶磁鐵，并通過自帶磁鐵與吊橋吸合至一起，拉線式位移傳感器的線繩端與磁吸塊連接，磁吸塊吸合至試樣上。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果：

1、提供了仿真的工況條件，可真實(shí)反映管材及其配套構(gòu)件的情況，在向試樣提供彎曲變形的支撐力的同時(shí)，上夾頭和下夾頭可通過連接球頭隨試樣彎曲同步轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了對試樣施加附加載荷，試驗(yàn)過程更貼近管材服役的真實(shí)狀況。

2、由電動(dòng)升降機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油缸加載形式，彎曲加載過程有效支撐載荷大、安全平穩(wěn)，加載數(shù)據(jù)精確，彎曲度目標(biāo)值到后電動(dòng)升降機(jī)停止，彎曲度不會(huì)隨軸向力及壓力等載荷的變化而變化。

3、該試驗(yàn)裝置能理想地完成高鋼級大壁厚油套管材的極限彎曲度實(shí)物評價(jià)試驗(yàn)，電動(dòng)升降機(jī)的絲杠較傳統(tǒng)油缸活塞桿能承受更大的由于試樣彎曲而帶來的側(cè)向力，結(jié)實(shí)可靠，同時(shí)省去了提供動(dòng)力的液壓系統(tǒng)，既易維護(hù)又環(huán)保。

4、該試驗(yàn)裝置將試樣和彎曲試驗(yàn)裝置形成一個(gè)自平衡系統(tǒng)，應(yīng)力不能夠傳遞到彎曲系統(tǒng)之外，保證了試樣在彎曲試驗(yàn)時(shí)受力的均勻性，避免了將彎曲載荷傳到承力底座上，保護(hù)了設(shè)備的同時(shí)提高了設(shè)備整體精度。

附圖說明：

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視圖。

圖2為發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)附視圖。

圖3為卡箍組件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明如下：

整體結(jié)構(gòu)標(biāo)記說明

1.卡箍組件 2.測力傳感器 3.電動(dòng)升降機(jī) 4.升降機(jī)安裝板 5.吊橋 6.吊耳 7.扣母 8.單耳 9.雙耳 10.試樣 11.拉線式位移傳感器 12.磁吸塊

卡箍組件結(jié)構(gòu)標(biāo)記說明

1-1.上夾頭 1-2.六角螺母 1-3.彈簧墊圈 1-4.平墊圈 1-5.六角螺栓 1-6.下夾頭 1-7.壓板 1-8.連接球頭 1-9.沉頭螺釘

具體實(shí)施方式：

一種管材全尺寸評價(jià)的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置主要包括：卡箍組件1、測力傳感器2、電動(dòng)升降機(jī)3、吊橋5、吊耳6、扣母7、單耳8、雙耳9、拉線式位移傳感器11、磁吸塊12。卡箍組件1主要包括上夾頭1-1、六角螺母1-2、六角螺栓1-5、下夾頭1-6、連接球頭1-8、壓板1-7和沉頭螺釘1-9。

所述卡箍組件1通過連接球頭1-8自帶的螺紋與測力傳感器2上平面連接，測力傳感器2下平面通過傳感器自帶的內(nèi)螺紋與電動(dòng)升降機(jī)3連接，電動(dòng)升降機(jī)3通過螺栓與升降機(jī)安裝板4連接，升降機(jī)安裝板4與吊橋5通過螺栓連接。

所述吊橋5通過銷軸與吊耳6連接，吊耳6通過銷軸與雙耳9和單耳8連接，單耳8通過自帶螺紋與扣母7連接，扣母7由上半體7-1和下半體7-2組成，與試樣10連接，雙耳9通過自帶的螺紋可與全尺寸評價(jià)試驗(yàn)機(jī)軸向加載機(jī)構(gòu)連接，雙耳9也可空置，不與任何試驗(yàn)機(jī)連接。

所述拉線式位移傳感器11底部自帶磁鐵，拉線式位移傳感器11通過自帶磁鐵與吊橋5吸合至一起，拉線式位移傳感器11的線繩端與磁吸塊12連接，磁吸塊12通過磁力吸合至試樣10上。

所述吊橋5上平面上有均勻布置的螺栓孔，升降機(jī)安裝板4上開有長孔，電動(dòng)升降機(jī)3和卡箍組件1與升降機(jī)安裝板4同時(shí)在吊橋上調(diào)整位置，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)卡箍組件1間距離的無極調(diào)整。

所述卡箍組件1可根據(jù)管徑的大小通過六角螺母1-2調(diào)整上夾頭1-1與下夾頭1-6之間的間距，卡箍組件1可隨其下端的連接球頭1-8在±60°的球面內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)試樣10彎曲試驗(yàn)時(shí)的隨動(dòng)支撐。

試樣10、吊耳6、單耳8、雙耳9和吊橋5所組成的四連桿機(jī)構(gòu)形成了一個(gè)自平衡系統(tǒng)，應(yīng)力不能夠傳遞到彎曲系統(tǒng)之外，保證了試樣在彎曲試驗(yàn)時(shí)受力的均勻性，提高了試驗(yàn)精度

實(shí)施例1：

安裝時(shí)，將卡箍組件1、測力傳感器2、電動(dòng)升降機(jī)3及升降機(jī)安裝板4組裝在一起，組成四點(diǎn)彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)，再通過四點(diǎn)彎曲執(zhí)行機(jī)構(gòu)的升降機(jī)安裝板4與吊橋5用螺栓連接，松開卡箍組件的六角螺母1-2，抽出六角螺栓1-5，移走上夾頭1-1，啟動(dòng)電動(dòng)升降機(jī)3，調(diào)整卡箍組件1的高度，待卡箍組件1的下夾頭1-6與扣母7下半體7-2的高度一致時(shí)停止電動(dòng)升降機(jī)3，將試樣10平放至扣母7的下半體7-2和下夾頭1-6上，用螺栓將扣母7上半體7-1與扣母7下半體7-2連接，再通過六角螺母1-2、彈簧墊圈1-3、平墊圈1-4、六角螺栓1-5將上夾頭1-1與下夾頭1-6進(jìn)行連接，至此完成試樣10的安裝。

將拉線式位移傳感器11放置到吊橋5上平面的中間位置，然后把拉線式位移傳感器11的線繩端與磁吸塊12連接，最后將磁吸塊12吸合至試樣10中部下方，至此完成拉線式位移傳感器11連接工作。

啟動(dòng)電動(dòng)升降機(jī)3，卡箍組件加持著試樣10升降，下夾頭1-6通過連接球頭1-8自動(dòng)隨試樣10的彎曲變形調(diào)整支撐方向，通過計(jì)算機(jī)采集拉線式位移傳感器11的位移量可以測得試樣的彎曲度，通過計(jì)算機(jī)測力傳感器2的數(shù)值可以測得四點(diǎn)彎曲的作用力，實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的加載與測量。

試驗(yàn)結(jié)束，通過調(diào)整電動(dòng)升降機(jī)3，使被測試樣10至自然高度，卸下扣母7上半體7-1及卡箍組件1的上夾頭1-1，取出被測試樣10。

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。