一种多功能深水柔性高压舱制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能深水柔性高压舱，柔性主缸筒两端设有端盖，柔性主缸筒和端盖之间设有第一抗弯加强件，柔性主缸筒内部放置试件主体，试件主体两端分别通过第二抗弯加强件连接连接杆件，连接杆件安装在端盖上，其中一个连接杆件通过轴承连接器连接轴向加载机构、并设有内压接口，另一个连接杆件通过轴承连接器连接动力驱动装置，端盖上还设有外压接口、排气接口和传感器。本发明专利技术的有益效果是结构简单，能够有效进行组合载荷作用下的管线压溃与疲劳试验，实验效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能深水柔性高压舱
本专利技术属于深水海洋油气开发
，涉及一种多功能深水柔性高压舱以及组合载荷作用下的管线压溃与疲劳试验方法。
技术介绍
海洋蕴藏了全球超过70％的油气资源，随着浅海油气资源的日渐枯萎，海洋油气勘探开发已从浅海走向深海，甚至超深海。深水油气开发已成为世界海洋油气工业的主要增长点和科技创新的前沿。近年来，随着建设海洋强国战略的实施，我国也逐步加大对深海油气开发的科技投入，尤其是针对南海深水油气资源的勘探开发。深水油气资源开发，最突出的一个问题是深水高压环境下，海底结构，尤其是海底管线和立管等在复杂载荷作用下极易发生失效，其失效模式以及判断依据将呈现不同的特征。综合考察实际深海环境条件下结构物的受力状态，研究其组合载荷作用下的失效模式以及判断依据，越来越受到科技界的重视。经过调研，目前国内外针对深水管线和立管在单一受力状态下的实验装备和方法较为成熟。然而综合考虑上述组合载荷，包括拉伸、压缩、弯曲、扭转以及高压等耦合因素影响的实验装备尚未见到。因此，设计一套能够综合考虑多种工况条件的多功能深水柔性高压舱，对于一定程度上促进深水油气资源的勘探开发有重要的实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多功能深水柔性高压舱，本专利技术的有益效果是结构简单，能够有效进行组合载荷作用下的管线压溃与疲劳试验，实验效果好。本专利技术所采用的技术方案是包含柔性主缸筒、柔性主缸筒两端设有端盖，柔性主缸筒和端盖之间设有第一抗弯加强件，柔性主缸筒内部放置试件主体，试件主体两端分别通过第二抗弯加强件连接连接杆件，连接杆件安装在端盖上，其中一个连接杆件通过轴承连接器连接轴向加载机构、并设有内压接口，另一个连接杆件通过轴承连接器连接动力驱动装置，端盖上还设有外压接口、排气接口和传感器。进一步，连接杆件与端盖之间通过密封件密封，端盖上还安装有螺栓用来紧固并密封端盖。进一步，两个端盖的顶部和底部分别通过可转动插销连接外部轴向加载机构，柔性主缸筒置于两个外部轴向加载机构之间，外部轴向加载机构上安装有外部液压系统。进一步，在试件主体和连接杆件之间设有能够固定连接杆件的卡销。进一步，试件主体内部注满水，通过柔性导轨放置于柔性主缸筒内，试件主体通过连接杆件与带有密封件的轴向加载机构以及动力驱动装置相连，利用螺栓密封柔性主缸筒；传感器通过牵引线与柔性主缸筒外数据采集系统相连。附图说明图1为多功能深水柔性高压舱示意图；图2为试验阶段的俯视示意图。图中，1.柔性主缸筒，2.端盖，3.第一抗弯加强件，4.试件主体，5.第二抗弯加强件，6.连接杆件，7.轴承连接器，8.轴向加载机构，9.内压接口，10.动力驱动装置，11.外压接口，12.排气接口，13.传感器，14.密封件，15.螺栓，16.可转动插销，17.外部轴向加载机构，18.外部液压系统，19.卡销。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种多功能深水柔性高压舱如图1和图2所示，包含柔性主缸筒1，柔性主缸筒1两端设有端盖2，柔性主缸筒1和端盖2之间设有第一抗弯加强件3，柔性主缸筒1内部放置试件主体4，试件主体4两端分别通过第二抗弯加强件5连接连接杆件6，连接杆件6安装在端盖2上，其中一个连接杆件6通过轴承连接器7连接轴向加载机构8、并设有内压接口9，另一个连接杆件6通过轴承连接器7连接动力驱动装置10，端盖2上还设有外压接口11、排气接口12和传感器13。轴向加载机构8和动力驱动装置10提供轴向加载载荷和保证试件主体4按照一定转速旋转。连接杆件6与端盖2之间通过密封件14密封，端盖2上还安装有螺栓15用来紧固并密封端盖2。两个端盖2的顶部和底部分别通过可转动插销16连接外部轴向加载机构17，柔性主缸筒1置于两个外部轴向加载机构17之间。内压接口9、外压接口11和排气接口12保证柔性主缸筒1内以及试件主体4内部达到满足要求的压力；外部轴向加载机构17上安装有外部液压系统18。外部轴向加载机构17控制柔性主缸筒1弯曲；试件主体4在动力驱动装置10驱动下按指定转速旋转；试件主体4上设置的若干传感器13通过牵引线与柔性主缸筒1外数据采集系统相连。在试件主体4和连接杆件6之间设有能够固定连接杆件6的卡销19。试件主体4内部注满介质(如水等)通过柔性导轨放置于柔性主缸筒1内，试件主体4通过连接杆件6与带有密封件14的轴向加载机构8以及动力驱动装置10相连，利用螺栓15密封柔性主缸筒1；传感器13通过牵引线与柔性主缸筒1外数据采集系统相连；外部液压系统18协同作业，使柔性主缸筒1达到满足实验要求的曲率，与此同时，柔性主缸筒1内部试件主体4亦会同时发生相应的弯曲变形，并达到实验要求的曲率，试件主体4的变形情况由传感器13记录。内压接口9联通外部加压系统，以保证试件主体4内部压力满足实验设计要求。通过外压接口11向柔性主缸筒1内注入加压介质(如水等)，并保持排气接口12开启，直至有加压介质流出，关闭排气接口12。海底管道高压疲劳行为模拟：保持外压接口11持续加压使柔性主缸筒1内达到要求的压力，启动轴向加载机构8，通过传感器13记录力载荷，同时启动动力驱动装置10，保持试件主体4沿其轴线按照设定转速旋转，以模拟海底管道在高压载荷作用下的疲劳行为。海底管道弯曲变形情况下压溃行为模拟：启动轴向加载机构8，通过传感器13记录压力载荷，保持外压接口11持续加压使柔性主缸筒1内达到要求的压力，模拟海底管道轴向压力载荷以及弯曲条件下的的受力行为，以模拟管道由于热膨胀导致管道弯曲变形的压溃失效行为。管道安装下放时接地点(TDP)高压失效模拟：启动轴向加载机构8，通过传感器13记录拉力载荷，保持外压接口11持续加压使柔性主缸筒1内达到要求的压力，模拟海底管道轴向拉力载荷以及弯曲变形的受力行为，以模拟管道安装下放到海床时高压失效行为。柔性管线扭转条件下高压失效与疲劳失效模拟：启动卡销19，保证试件主体4与轴向加载机构8连接端不能转动，启动动力驱动装置10，维持试件主体4旋转一定角度，通过卡销19锁死试件主体4，保持外压接口11持续加压使柔性主缸筒1内达到要求的压力，模拟扭转条件下管线，尤其是柔性管线的高压失效行为；若动力驱动装置10保持试件主体4在一定角度内往复转动时，保持外压接口11持续加压使柔性主缸筒1内达到要求的压力，可以模拟试件主体4在高压扭曲条件下的疲劳失效行为。通过不同的实验操作，本专利技术实现了(1)海底管道高压疲劳行为模拟；(2)海底管道弯曲变形情况下压溃行为模拟；(3)管道安装下放时接地点(TDP)高压失效模拟以及(4)柔性管线扭转条件下高压失效与疲劳失效模拟等。各个实验结束后，卸掉柔性主缸筒1内压力载荷，排空流体介质，卸掉轴向加载系统8加载压力，柔性主缸筒1回复变形前状态，打开端盖2，拆除试件主体4。本专利技术的优点还在于：(1)柔性主缸筒可以在外部轴向加载机构作用下达到要求的弯曲变形，以模拟试件主体深水环境下的弯曲与高压组合载荷作用。该物理过程，并不需要通过在高压舱壁上安装液压装置来实现，从而保证了柔性主缸体结构的完整性。(2)试件主体可随柔性高压舱一同变形，能够模拟深水环境下管道和立管在弯曲与高压组合载荷条件下的失效行为。(3)试件主体可在动力驱动装置驱动下，绕其轴向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能深水柔性高压舱，其特征在于：包含柔性主缸筒，柔性主缸筒两端设有端盖，柔性主缸筒和端盖之间设有第一抗弯加强件，柔性主缸筒内部放置试件主体，试件主体两端分别通过第二抗弯加强件连接连接杆件，连接杆件安装在端盖上，其中一个连接杆件通过轴承连接器连接轴向加载机构、并设有内压接口，另一个连接杆件通过轴承连接器连接动力驱动装置，端盖上还设有外压接口、排气接口和传感器。

【技术特征摘要】
1.一种多功能深水柔性高压舱，其特征在于：包含柔性主缸筒，柔性主缸筒两端设有端盖，柔性主缸筒和端盖之间设有第一抗弯加强件，柔性主缸筒内部放置试件主体，试件主体两端分别通过第二抗弯加强件连接连接杆件，连接杆件安装在端盖上，其中一个连接杆件通过轴承连接器连接轴向加载机构、并设有内压接口，另一个连接杆件通过轴承连接器连接动力驱动装置，端盖上还设有外压接口、排气接口和传感器。2.按照权利要求1所述一种多功能深水柔性高压舱，其特征在于：所述连接杆件与端盖之间通过密封件密封，端盖上还安装有螺栓用来紧固并密封端盖。3.按照权利要求1所述一种多功能深...

【专利技术属性】
技术研发人员：付光明，孙宝江，李昊，徐建春，彭玉丹，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37