一种模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，包括端部活动夹具、机械加压荷载系统、加压与循环加压系统、介质加热与热循环系统和控制系统；端部活动夹具夹持在软管的两端部上；机械加压荷载系统能对软管的中部施加荷载；加压与循环加压系统将设定温度的介质进行加压并输送至软管内，并且能将经过加压的介质在软管内循环；介质加热与热循环系统将输送至软管内的介质加热至设定温度，并保持介质温度至设定温度。本发明专利技术可对不同口径的管材进行机械加压荷载的弯曲疲劳模拟，另外通过对固定模具的更换，可以对不同角度和口径的管材进行循环加压(泄压)荷载的疲劳情况进行模拟。进行循环加压(泄压)荷载的疲劳情况进行模拟。进行循环加压(泄压)荷载的疲劳情况进行模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置


[0001]本专利技术涉及海洋石油装备技术，特别涉及一种模拟海洋柔性软管疲劳试验的实验装置。

技术介绍

[0002]中海油现有300余条，超6000km的海底管道，其中超期服役的管线或及将达到服役期限的管道超过30条。海底管道失效，将造成严重的后果。传统方法维修失效管道受季节、天气、船期等因素的影响，并且维修周期长，费用昂贵。短距离海管内衬复合软管修复技术比传统的维修方式周期短、占用资源少，还能解决之前的管道腐蚀问题，延长管线的使用寿命，还能在低油价的环境下有效降低作业成本，达到降本增效的目的，因此越来越受到甲方的欢迎。
[0003]柔性软管的长期服役过程中，由于高分子材料的黏弹性，内衬层聚合物材料会不断地发生蠕变，产生疲劳。在服役温度和压力的作用下，内衬层材料的形变随时间的推移而逐渐增大，引起内衬层材料的结构破坏，从而造成柔性软管使用寿命的缩短。内衬复合软管的选材过程中，不仅要考虑管材内层的化学性质，还需考虑材质的物理和机械性能。复合软管由于受机械加压荷载、循环加压(减压)荷载的作用，在接头处和应力集中处更易受到损坏，因此在软管生产之后，进行管材的疲劳试验就显得至关重要。马来西亚石油公司利用内衬修复技术修复的海管中，部分内衬管就是因为弯折处疲劳造成管线泄漏。基于此试制一台尽量模拟柔性管材加压情况的疲劳试验机就显得十分必要，现有疲劳试验机并不能有效的模拟柔性软管的疲劳情况，本专利技术装置可以弥补这种缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，可对不同口径的管材进行机械加压荷载的弯曲疲劳模拟，另外通过对固定模具的更换，可以对不同角度和口径的管材进行循环加压(泄压)荷载的疲劳情况进行模拟。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，所述实验装置包括：
[0006]端部活动夹具，所述端部活动夹具夹持在所述软管的两端部上；
[0007]机械加压荷载系统，所述机械加压荷载系统能对所述软管的中部施加荷载；
[0008]加压与循环加压系统，所述加压与循环加压系统将设定温度的介质进行加压并输送至所述软管内，并且能将经过加压的介质在所述软管内循环；
[0009]介质加热与热循环系统，所述介质加热与热循环系统将输送至所述软管内的所述介质加热至设定温度，并保持介质温度至设定温度；以及，
[0010]控制系统，所述控制系统和所述机械加压荷载系统相连接以控制所述机械加压荷载系统对所述软管施加的荷载，所述控制系统和所述加压与循环加压系统相连接以控制并记录所述加压与循环加压系统对所述介质施加的压力以及监控所述软管的压力状态，所述
控制系统和所述介质加热与热循环系统相连接以控制并记录所述介质加热与热循环系统对所述介质所设定的温度以及监控所述软管的温度状态，并且，所述控制系统能测量并记录试验时所述软管各处的应变。
[0011]进一步地，所述实验装置还包括固定模具，所述固定模具弯曲成设定角度，在所述软管的循环内压加载试验中，所述软管穿设在所述固定模具内，使得所述软管能弯曲成设定角度。
[0012]进一步地，所述端部活动夹具为环形结构，夹持在所述软管的端部；所述端部活动夹具连接在固定基座上，并与所述固定基座转动连接，使得所述端部活动夹具能根据所述软管的弯曲随动、并自行调整角度以配合所述软管的运动，并且，所述端部活动夹具与所述软管之间为间隙连接，使得在试验过程中允许所述软管在所述端部活动夹具的内部滑移，以补偿所述软管弯曲产生的位移。
[0013]进一步地，所述软管的两端部设置有软管接头，所述端部活动夹具夹持在所述软管接头上。
[0014]进一步地，所述实验装置还包括中心固定端夹具，所述中心固定端夹具夹持在所述软管的中部，所述机械加压荷载系统与所述中心固定端夹具连接。
[0015]进一步地，所述机械加压荷载系统包括：
[0016]电机/减速箱，所述电机/减速箱与所述控制系统相连接；
[0017]固定臂；
[0018]长臂，所述长臂的第一端转动连接在所述固定臂上；
[0019]小臂，所述小臂的第一端与所述长臂的第二端转动连接、所述小臂的第二端固定连接在所述电机/减速箱的输出轴上；以及，
[0020]摆动臂，所述摆动臂的第一端转动连接在所述长臂上、所述摆动臂的第二端固定连接在所述中心固定端夹具上；
[0021]其中，所述电机/减速箱驱动所述小臂发生正反转动以带动所述长臂发生上下摆动从而通过所述摆动臂带动所述软管的中心发生上提和下压运动，从而模拟所述软管的弯曲疲劳试验。
[0022]进一步地，所述加压与循环加压系统包括：
[0023]加压泵；
[0024]加压介质入口和加压循环介质出口，所述加压介质入口和所述加压循环介质出口分别设置在软管的两端部，其中，所述加压介质入口通过管线与所述加压泵的出口相连接；
[0025]加压介质循环管线，所述加压循环介质出口通过所述加压介质循环管线与所述介质加热与热循环系统的加热容器相连接；以及，
[0026]压力传感器，所述压力传感器设置在所述加压循环介质出口的端部；
[0027]其中，所述加压泵和所述压力传感器均与所述控制系统相连接。
[0028]进一步地，所述介质加热与热循环系统包括：
[0029]加热容器，所述加热容器内储存所述介质，并且，所述加热容器与所述加压泵的入口相连接；
[0030]第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述加热容器内；
[0031]电加热器，所述电加热器设置在所述加热容器内；以及，
[0032]第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述加压循环介质出口的端部；
[0033]其中，所述第一温度传感器、所述电加热器和所述第二温度传感器均与所述控制系统相连接。
[0034]进一步地，所述控制系统包括：
[0035]控制和数据采集；
[0036]自动温度控制线路，所述控制和数据采集通过所述自动温度控制线路与所述介质加热与热循环系统中的第一温度传感器和电加热器相连接；
[0037]自动加压控制线路，所述控制和数据采集通过所述自动加压控制线路与所述加压与循环加压系统中的加压泵相连接；
[0038]加载控制线路，所述控制和数据采集通过所述加载控制线路与所述机械加压荷载系统中的电机/减速箱相连接；
[0039]管子状态监测线路，所述控制和数据采集通过所述管子状态监测线路与所述加压与循环加压系统的压力传感器、所述介质加热与热循环系统的第二温度传感器相连接；以及，
[0040]应变片和应变测量线路，所述应变片粘贴在所述软管需测应变处上，所述控制和数据采集通过所述应变测量线路与所述应变片相连接。
[0041]进一步地，所述实验装置还包括能对试验过程进行录像的视频监控系统，所述视频监控系统包括摄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：端部活动夹具(3)，所述端部活动夹具(3)夹持在所述软管的两端部上；机械加压荷载系统，所述机械加压荷载系统能对所述软管的中部施加荷载；加压与循环加压系统，所述加压与循环加压系统将设定温度的介质进行加压并输送至所述软管内，并且能将经过加压的介质在所述软管内循环；介质加热与热循环系统，所述介质加热与热循环系统将输送至所述软管内的所述介质加热至设定温度，并保持介质温度至设定温度；以及，控制系统，所述控制系统和所述机械加压荷载系统相连接以控制所述机械加压荷载系统对所述软管施加的荷载，所述控制系统和所述加压与循环加压系统相连接以控制并记录所述加压与循环加压系统对所述介质施加的压力以及监控所述软管的压力状态，所述控制系统和所述介质加热与热循环系统相连接以控制并记录所述介质加热与热循环系统对所述介质所设定的温度以及监控所述软管的温度状态，并且，所述控制系统能测量并记录试验时所述软管各处的应变。2.根据权利要求1所述的模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括固定模具(4)，所述固定模具(4)弯曲成设定角度，在所述软管的循环内压加载试验中，所述软管穿设在所述固定模具(4)内，使得所述软管能弯曲成设定角度。3.根据权利要求1所述的模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，其特征在于，所述端部活动夹具(3)为环形结构，夹持在所述软管的端部；所述端部活动夹具(3)连接在固定基座(1)上，并与所述固定基座(1)转动连接，使得所述端部活动夹具(3)能根据所述软管的弯曲随动、并自行调整角度以配合所述软管的运动，并且，所述端部活动夹具(3)与所述软管之间为间隙连接，使得在试验过程中允许所述软管在所述端部活动夹具(3)的内部滑移，以补偿所述软管弯曲产生的位移。4.根据权利要求3所述的模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，其特征在于，所述软管的两端部设置有软管接头(5)，所述端部活动夹具(3)夹持在所述软管接头(5)上。5.根据权利要求1所述的模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括中心固定端夹具(2)，所述中心固定端夹具(2)夹持在所述软管的中部，所述机械加压荷载系统与所述中心固定端夹具(2)连接。6.根据权利要求5所述的模拟海洋柔性软管弯曲疲劳的实验装置，其特征在于，所述机械加压荷载系统包括：电机/减速箱(13)，所述电机/减速箱(13)与所述控制系统相连接；固定臂(9)；长臂(10)，所述长臂(10)的第一端转动连接在所述固定臂(9)上；小臂(12)，所述小臂(12)的第一端与所述长臂(10)的第二端转动连接、所述小臂(12)的第二端固定连接在所述电机/减速箱(13)的输出轴上；以及，摆动臂(11)，所述摆动臂(11)的第一端转动连接在所述长臂(10)上、所述摆动臂(11)的第二端固定连接在所述中心固定端夹具(2)上；其中，所述电机/减速箱(13)驱动所述小臂(12)发...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海超，金磊，许良彪，杜晓杰，荆祥海，樊荣兴，杨连河，曲伟首，
申请(专利权)人：中海油天津管道工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：