一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法及系统，涉及高压管汇技术领域。本发明专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，包括：生成与高压管汇对应的数字模型，基于所述数字模型进行有限元分析，获得所述高压管汇的最佳自增强压力；根据所述最佳自增强压力对所述高压管汇进行自增强处理，使所述高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力。本发明专利技术所述的技术方案，通过模拟出对高压管汇自增强后高压管汇在工况下的应力情况，从而能够得到能够有效降低峰值应力的理论最佳自增强压力，减少了耗材损失；通过最佳自增强压力对高压管汇进行自增强处理，使高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力，从而提高高压管汇的疲劳寿命。从而提高高压管汇的疲劳寿命。从而提高高压管汇的疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法及系统


[0001]本专利技术涉及高压管汇
，具体而言，涉及一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法及系统。

技术介绍

[0002]高压管汇是油气压裂行业中一系列承受高压的管件统称，其包括活动弯头、三通和直管等。在石油及页岩气的开采中，高压管汇会承受高达140MPa的压力以及压力波动和迂回管汇转折引起的拉压力作用，工况十分恶劣。且在酸性环境中，高压管汇的弯曲部、变径区域和连接部位会发生应力集中现象，可能发生应力腐蚀开裂和疲劳开裂。
[0003]由于高压管汇在循环加载下，会在某个点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹，甚至裂纹会进一步扩展直到完全断裂，这些疲劳现象会严重影响高压管汇的安全性，也就是限制高压管汇的疲劳寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是如何提高高压管汇的疲劳寿命。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，包括：生成与高压管汇对应的数字模型，基于所述数字模型进行有限元分析，获得所述高压管汇的最佳自增强压力；根据所述最佳自增强压力对所述高压管汇进行自增强处理，使所述高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力。
[0006]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，通过模拟出对高压管汇自增强后高压管汇在工况下的应力情况，从而能够得到能够有效降低峰值应力的理论最佳自增强压力，不需要使用实际高压管汇来获得应力数据，减少了耗材损失；通过有限元分析获得的最佳自增强压力对高压管汇进行自增强处理，使高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力，从而提高高压管汇的疲劳寿命。
[0007]可选地，所述基于所述数字模型进行有限元分析，获得所述高压管汇的最佳自增强压力包括：依次对所述数字模型施加垂直于内壁的不同设定试压压力；在所述设定试压压力每次卸载后，对所述数字模型施加垂直于所述内壁的设定工况压力，确定经过不同所述设定试压压力和对应的所述设定工况压力加压后所述内壁所受的不同等效应力；将所述内壁所受等效应力最小时所对应的设定试压压力确定为所述最佳自增强压力。
[0008]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，通过调整设定试压压力的大小来获得内壁所受的不同等效应力，将内壁所受等效应力最小时所对应的设定试压压力确定为所述最佳自增强压力，有利于提高最佳自增强压力的准确性，进而有效提高高压管汇的疲劳寿命。
[0009]本专利技术还提供一种用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，用于根据最佳自增强压力对高压管汇进行自增强处理，所述用于提高高压管汇疲劳寿命的系统包括两个密封件和压力试验装置，两个所述密封件分别用于设置在所述高压管汇两端开口处，所述压力试验装
置与任一所述密封件连接，所述压力试验装置用于对所述高压管汇内腔施加所述最佳自增强压力以使所述高压管汇内壁发生塑性变形。
[0010]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，通过压力试验装置对高压管汇进行自增强处理，使高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力，从而提高高压管汇的疲劳寿命。
[0011]可选地，所述密封件包括密封板和密封端，所述密封端包括密封圈和变形件，所述密封圈具有弹性，所述变形件位于所述密封圈上设置的凹槽内，所述变形件适于在所述高压管汇内腔压力增大时挤压所述密封圈以使所述密封圈与所述高压管汇内壁紧密贴合。
[0012]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，通过设置当压力试验装置对高压管汇施压时，变形件对密封圈施加压力，导致密封圈与高压管汇内壁贴合越紧，从而实现超高压密封的效果。
[0013]可选地，所述变形件为一圈向所述凹槽开设方向弯曲的金属片，所述金属片的两边与所述凹槽的侧壁抵接。
[0014]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，通过设置当压力试验装置对高压管汇施压时，金属片的两边对密封圈施加压力，导致密封圈与高压管汇内壁贴合越紧，从而实现超高压密封的效果。
[0015]可选地，所述用于提高高压管汇疲劳寿命的系统还包括拉杆，两个所述密封件的密封板相对位置处设置螺纹孔，所述拉杆的两端适于分别插入到所述螺纹孔中以连接两个所述密封件。
[0016]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，通过设置拉杆将两个密封件固定，有效保证密封件对高压管汇的密封作用，保证压力试验的正常进行从而提高高压管汇的疲劳寿命。
[0017]可选地，任一所述密封板上设置有绕所述密封端对称设置的多个螺纹孔，多个所述拉杆绕所述高压管汇对称设置。
[0018]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，在任一密封板上设置有绕密封端对称设置的多个螺纹孔，使得多个拉杆均匀受力，能够有效保证密封件对高压管汇的密封作用，保证压力试验的正常进行从而提高高压管汇的疲劳寿命。
[0019]可选地，所述高压管汇包括位于内层的塑性区和位于外层的弹性区，所述密封端与所述塑性区密封贴合设置，其中，所述塑性区适于通过所述压力试验装置施压以拉伸塑性变形形成。
[0020]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，通过设置高压管汇包括位于内层的塑性区和位于外层的弹性区，密封端与塑性区密封贴合设置保证高压密封，提高高压管汇的疲劳寿命。
[0021]可选地，所述压力试验装置为水压试验装置，所述水压试验装置包括水柜、水泵和管路，所述水泵适于将所述水柜中的水通过所述管路压入所述高压管汇中。
[0022]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，通过设置压力试验装置为水压试验装置，试验安全性更高，且成本相对较低，有利于装置的推广。
[0023]可选地，所述水压试验装置还包括压力传感器和调节阀，所述压力传感器和所述调节阀设置在所述管路中。
[0024]本专利技术所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，通过设置位于管路中的压力传感器和调节阀，保证压力试验的正常进行从而提高高压管汇的疲劳寿命。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例的用于提高高压管汇疲劳寿命的方法的流程示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例的双线性随动强化模型的应力应变曲线；
[0027]图3为本专利技术实施例的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统的纵截面示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例的密封圈及变形件的纵截面示意图；
[0029]图5为本专利技术实施例的高压管汇的横截面示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1‑
高压管汇，11
‑
塑性区，12
‑
弹性区；2
‑
密封件，21
‑
密封板，22
‑
密封端，221
‑
密封圈，222
‑
变形件；3
‑
拉杆。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，其特征在于，包括：生成与高压管汇对应的数字模型，基于所述数字模型进行有限元分析，获得所述高压管汇的最佳自增强压力；根据所述最佳自增强压力对所述高压管汇进行自增强处理，使所述高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力。2.根据权利要求1所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，其特征在于，所述基于所述数字模型进行有限元分析，获得所述高压管汇的最佳自增强压力包括：依次对所述数字模型施加垂直于内壁的不同设定试压压力；在所述设定试压压力每次卸载后，对所述数字模型施加垂直于所述内壁的设定工况压力，确定经过不同所述设定试压压力和对应的所述设定工况压力加压后所述内壁所受的不同等效应力；将所述内壁所受等效应力最小时所对应的设定试压压力确定为所述最佳自增强压力。3.一种用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，其特征在于，用于根据权利要求1或2中的最佳自增强压力对高压管汇(1)进行自增强处理，所述用于提高高压管汇疲劳寿命的系统包括两个密封件(2)和压力试验装置，两个所述密封件(2)分别用于设置在所述高压管汇(1)两端开口处，所述压力试验装置与任一所述密封件(2)连接，所述压力试验装置用于对所述高压管汇(1)内腔施加所述最佳自增强压力以使所述高压管汇(1)内壁发生塑性变形。4.根据权利要求3所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，其特征在于，所述密封件(2)包括密封板(21)和密封端(22)，所述密封端(22)包括密封圈(221)和变形件(222)，所述密封圈(221)具有弹性，所述变形件(222)位于所述密封圈(221)上设置的凹槽内，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，王安伟，林显清，杜珊，
申请(专利权)人：三一石油智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：