本實(shí)用新型涉及彎曲試驗(yàn)裝置，特別涉及一種深水管道濕式保溫涂層疲勞彎曲試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

深水管道濕式保溫技術(shù)是一種保證原油流動性的關(guān)鍵技術(shù)，國外深水油氣資源的輸送主要采用這種方式。深海的復(fù)雜工況對于管道敷設(shè)提出了更高的要求，對于管道的整體彎曲性能有更苛刻的約束。濕式保溫管道需要進(jìn)行彎曲模擬性能測試才能服役于生產(chǎn)。因此開發(fā)濕式保溫管道彎曲性能測試技術(shù)研究，有助于推動濕式保溫管道在國內(nèi)的應(yīng)用，可為深水油氣資源開發(fā)提供技術(shù)保障。

同時，深水濕式保溫管道新產(chǎn)品研發(fā)，需要進(jìn)行全尺寸疲勞彎曲載荷試驗(yàn)，用以模擬深海管道的疲勞彎曲載荷對鋼管及其保溫層的影響，評價鋼管、濕式保溫層及保溫層節(jié)點(diǎn)的彎曲性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種深水管道濕式保溫涂層疲勞彎曲試驗(yàn)裝置，該裝置能夠模擬深海保溫管道疲勞彎曲狀態(tài)下，全尺寸管道及保溫層受力情況，檢驗(yàn)鋼管外表面保溫層、接頭處保溫層與鋼管之間、接頭處保溫層與管體保溫層之間在受到疲勞載荷作用后的粘結(jié)狀態(tài)及保溫層本身的結(jié)構(gòu)變化，并獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種深水管道濕式保溫涂層疲勞彎曲試驗(yàn)裝置，包括支撐架，所述支撐架兩端部內(nèi)分別固定連接有與液壓站相連接的軸向加載油缸，所述軸向加載油缸連接有用于對試驗(yàn)件施加軸向載荷的搖臂總成和端部固定組件，所述端部固定組件設(shè)置在所述搖臂總成的頂部；所述支撐架內(nèi)對稱設(shè)置有兩組疲勞加載油缸組，所述每組疲勞加載油缸組均包括兩只與液壓站相連接的疲勞加載油缸，所述每組疲勞加載油缸組的兩只疲勞加載油缸的頂部之間設(shè)置有用于對試驗(yàn)件施加疲勞載荷的加載組件。

所述加載組件由兩個半弧形的上、下連接件組合而成，其內(nèi)徑與所述試驗(yàn)件的外徑相匹配；所述下連接件的兩側(cè)均設(shè)置有用于與所述疲勞加載油缸相連接的倒U型連接孔。

所述端部固定件與所述試驗(yàn)件之間采用鉸接形式的連接方式。

所述試驗(yàn)裝置還包括與所述試驗(yàn)件相連接的應(yīng)力應(yīng)變檢測裝置。

所述試驗(yàn)裝置還包括通過冷熱水機(jī)輸出管與所述試驗(yàn)件相連接、用于給所述試驗(yàn)件提供恒溫水的冷熱水機(jī)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)縮小尺寸或半尺寸、及單作用載荷的不足，通過更換全尺寸保溫管試驗(yàn)件，可按多種不同的保溫管道涂層表面應(yīng)變值，對保溫管進(jìn)行疲勞彎曲試驗(yàn)。

2、本實(shí)用新型通過疲勞加載油缸和軸向加載油缸的同時使用，能夠較真實(shí)的模擬深水管道工作期間的復(fù)合載荷(彎曲和拉伸載荷)下的受力狀態(tài)和效果。

3、本實(shí)用新型加載組件為鑄鋼件，上下分體結(jié)構(gòu)，通過螺栓連接，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)件的上下疲勞彎曲；針對不同管徑的試驗(yàn)件，可更換不同加載組件來實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)件的疲勞加載。

4、本實(shí)用新型試驗(yàn)件的兩端采用穿過試驗(yàn)件中心鉸接形式，試驗(yàn)過程中避免了試驗(yàn)件定位點(diǎn)附近應(yīng)力值高的問題，排除掉試驗(yàn)件定位點(diǎn)附近疲勞斷裂的危險。

5、本實(shí)用新型機(jī)架采用整體焊接結(jié)構(gòu)，重量輕、強(qiáng)度高。

6、本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用中，試驗(yàn)件兩端被固定到搖臂總成上部的端部固定組件上，通過固定在機(jī)架內(nèi)的疲勞加載油缸加載到加載組件之后，由加載組件對保溫管中部完成上下疲勞加載彎曲；軸向加載油缸通過搖臂總成有助于完成拉伸；加載過程由程序控制其自動運(yùn)行，實(shí)時監(jiān)測保溫層應(yīng)變情況。

7、本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用中，試驗(yàn)件鋼管和保溫層的外表面裝有應(yīng)變片，由應(yīng)變儀監(jiān)測應(yīng)變值；四只疲勞加載油缸分別兩點(diǎn)同時伸縮，疲勞彎曲試驗(yàn)頻率可調(diào)節(jié)，疲勞加載載荷可連續(xù)作用；軸向加載油缸壓力可調(diào)節(jié)，其軸向載荷在試驗(yàn)中隨彎曲位移的變化而保持一定值。

8、本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用中，冷熱水機(jī)保持試驗(yàn)件水溫在25℃±2℃，并將恒溫循環(huán)水輸送到試驗(yàn)件內(nèi)。

9、本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用中，最大彎曲載荷可達(dá)300噸，軸向拉伸載荷可達(dá)125噸。

10、本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了模擬深海管道濕式保溫涂層在疲勞彎曲載荷和拉伸載荷作用下，濕式保溫涂層與鋼管之間、接頭保溫層與管體保溫層之間的粘結(jié)狀態(tài)的疲勞彎曲試驗(yàn)和濕式保溫涂層全尺寸的疲勞彎曲試驗(yàn)。

11、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單易行，易于實(shí)現(xiàn)疲勞彎曲載荷和拉伸載荷同時作用在全尺寸濕式保溫涂層管道之上，并全程實(shí)現(xiàn)自動控制，自動記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)功能。

附圖說明

圖1：本實(shí)用新型正視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本實(shí)用新型俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本實(shí)用新型搖臂總成和端部固定組件正視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：本實(shí)用新型搖臂總成和端部固定組件側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5：本實(shí)用新型加載組件側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6：本實(shí)用新型試驗(yàn)件工作狀態(tài)示意圖。

附圖標(biāo)注：1、端部固定組件；2、加載組件；3、疲勞加載油缸；4、試驗(yàn)件；5、搖臂總成；6、支撐架；7、軸向加載油缸；8、扶梯及欄桿；9、油缸支座；201、上連接件；202、下連接件；203、連接孔；501、擺動軸孔；502、連接件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

如附圖1至圖5所示，一種深水管道濕式保溫涂層疲勞彎曲試驗(yàn)裝置，包括鋼結(jié)構(gòu)支撐架6，所述支撐架6兩端部內(nèi)分別通過銷軸固定連接有與液壓站相連接的軸向加載油缸7，用于對試驗(yàn)件4提供可調(diào)節(jié)作用力大小的軸向載荷，其軸向載荷在試驗(yàn)中隨彎曲位移的變化而保持一定值；所述軸向加載油缸7通過連接件502連接有搖臂總成5，所述搖臂總成5上設(shè)置有擺動軸孔501，所述連接件502通過銷軸與所述軸向加載油缸7相連接；所述搖臂總成5頂部設(shè)置有端部固定組件1，所述端部固定組件1采用鉸接的連接方式與所述試驗(yàn)件4固定連接，試驗(yàn)過程中避免了試驗(yàn)件4定位點(diǎn)附近應(yīng)力值高的問題，排除掉試驗(yàn)件4定位點(diǎn)附近疲勞斷裂的危險；所述軸向加載油缸7輸出的載荷通過所述搖臂總成5及端部固定組件1作用在所述試驗(yàn)件4上。

所述支撐架6內(nèi)對稱設(shè)置有兩組疲勞加載油缸組，所述每組疲勞加載油缸組均包括兩只與液壓站相連接的疲勞加載油缸3，對試驗(yàn)件4提供可調(diào)節(jié)作用力大小、行程長短的疲勞載荷，四只疲勞加載油缸3分別兩點(diǎn)同時伸縮,疲勞彎曲試驗(yàn)頻率可調(diào)節(jié)，疲勞加載載荷可連續(xù)作用；所述每只疲勞加載油缸3均通過油缸支座9與所述支撐架6相連接；所述每組疲勞加載油缸組的兩只疲勞加載油缸3的頂部之間設(shè)置有用于對試驗(yàn)件4施加疲勞載荷的加載組件2，所述加載組件2為鑄鋼件，由兩個半弧形的上、下連接件201、202通過螺栓連接組合而成，其內(nèi)徑與所述試驗(yàn)件4的外徑相匹配，針對不同管徑的試驗(yàn)件4，可更換不同尺寸的加載組件2來實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)件4的疲勞加載；此外，所述下連接件202的兩側(cè)均設(shè)置有用于與所述疲勞加載油缸3相連接的倒U型連接孔203，所述連接孔203與所述疲勞加載油缸3頂部設(shè)置的銷軸相連接。

所述支撐架6的兩側(cè)設(shè)置有扶梯及欄桿8。

所述支撐架6、搖臂總成5、端部固定組件1、油缸支座9等組成了本實(shí)用新型的機(jī)架；所述疲勞加載油缸3、軸向加載油缸7等組成了本實(shí)用新型的液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)配備四臺同樣的柱塞泵，分別由變頻電機(jī)驅(qū)動，工作時可按實(shí)際需要交替使用；所述液壓系統(tǒng)、加載組件2等組成了本實(shí)用新型的加載系統(tǒng)；本實(shí)用新型還包括由控制柜、操作臺、電纜、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等組成的電氣系統(tǒng)以及附屬裝置等。

試驗(yàn)過程中，為控制試驗(yàn)件4的試驗(yàn)溫度，所述試驗(yàn)裝置設(shè)置有通過冷熱水機(jī)輸出管與所述試驗(yàn)件4相連接的冷熱水機(jī)，所述試驗(yàn)件4兩端密封后接出管道與冷熱水機(jī)輸出管道相連，并通過冷熱水輸出管道與所述冷熱水機(jī)相連接，冷熱水機(jī)輸出恒溫循環(huán)水對試驗(yàn)件4加熱和控溫；為獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述試驗(yàn)裝置設(shè)置有與所述試驗(yàn)件4相連接的應(yīng)力應(yīng)變檢測裝置，所述應(yīng)力應(yīng)變檢測裝置的應(yīng)變片分別設(shè)置在所述試驗(yàn)件4的鋼管和保溫層的外表面上，應(yīng)變片通過導(dǎo)線與應(yīng)變儀相連接，應(yīng)變儀測出的應(yīng)變值通過計(jì)算機(jī)實(shí)時顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上；此外，通過所述液壓站可以調(diào)節(jié)輸出壓力及油缸的行程得到不同作用力大小的軸向載荷、疲勞載荷，實(shí)現(xiàn)復(fù)合載荷作用于深水管道濕式保溫涂層疲勞試驗(yàn)件4之上。

通過上述多次復(fù)合載荷作用于深水管道濕式保溫涂層疲勞試驗(yàn)件4之上和試驗(yàn)件4溫度控制，最終可以得到深水管道濕式保溫涂層疲勞試驗(yàn)件4疲勞試驗(yàn)結(jié)果及試驗(yàn)參數(shù)。試驗(yàn)件4工作狀態(tài)如圖6所示，其中，a為試驗(yàn)件初始狀態(tài)中心線，b為試驗(yàn)件下拉工況中心線，c為試驗(yàn)件上推工況中心線。