本发明专利技术属于深海石油开发开采及运输技术领域，涉及一种深水海底管道屈曲试验装置，包括由主舱体、前端舱盖、舱体尾端舱盖构成的压力舱，前端舱盖和尾端舱盖分别连接在主舱体的两端，在前端舱盖和尾端舱盖的内侧均设置有密封圈，在前端舱盖上固定有油压机，油压机的活塞杆穿过前端舱盖伸至主舱体内，活塞杆的端部设置有活塞杆法兰，在主舱体的底部上表面设置有导轨，在导轨上放置有用于运输管道试件的滑车，管道试件的两端连接有管道端部法兰，所述的活塞杆法兰与管道端部法兰相匹配，管道试件的另一端上的管道端部法兰与固定在舱体尾端舱盖上的顶底法兰相匹配。本发明专利技术可以模拟深海高压环境，进行多种载荷作用下管道屈曲试验。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于深海石油开发开采及运输
，涉及一种海底管道屈曲试验装置。
技术介绍
海洋环境尤其是深海环境条件复杂多样，海底管道不仅承受自重、外部静水压力、 内部压力、介质温度、预应力、管线附件作用力、覆盖物及海床作用力、清管操作引起的作用力等功能性载荷，以及风、浪、流、冰(对于立管或登陆管线段)和地震等环境载荷，还要面临极端海况、船舶碰撞、落物、沙土液化、操作故障等偶然载荷的挑战。铺设于深水区域的管线极有可能在外载荷的作用下出现失效，如管线悬跨段的屈服失效、由于深水区域的高静水压力以及轴向力导致的管道屈曲、压溃、管道的疲劳失效等。海底管线一旦因各种原因而导致破损泄漏、断裂等事故的发生，不仅会对国家经济造成巨大损失，而且也对海洋环境造成严重污染。因此，需要对深水海底管道的结构特性等关键技术进行研究。目前，深水管道的结构屈曲理论的研究尚处于探索阶段，需要对深水海底管道屈曲机理和条件进行试验研究，以验证和改进屈曲理论。而目前国内外开发了多种用于研究管道屈曲的试验装置，并完善了管道屈曲试验技术。如挪威的钟形压力舱，立式放置，用于测量板的上下两面在静水压力差作用下的屈曲性能，但该压力舱室最高承压只有4Mpa ；而国内的915压力筒工作段尺度直径1. 5m,工作段长度2. 9m,该压力筒同样是立式的，而适用于较长管件并考虑多种载荷组合的管道屈曲试验装置在国内还没有出现。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种可以模拟深海高压环境，进行多种载荷作用下管道屈曲试验的装置。本专利技术的技术方案如下一种深水海底管道屈曲试验装置，用于对管道试件进行屈曲试验，该装置包括由主舱体、前端舱盖、舱体尾端舱盖构成的压力舱，前端舱盖和尾端舱盖分别连接在主舱体的两端，在前端舱盖和尾端舱盖的内侧均设置有密封圈，在前端舱盖上固定有油压系统，油压系统的活塞杆穿过前端舱盖伸至主舱体内，活塞杆的端部设置有活塞杆法兰，在主舱体的底部上表面设置有导轨，在导轨上放置有用于运输管道试件的滑车，管道试件的两端连接有管道端部法兰，所述的活塞杆法兰与管道端部法兰相匹配，管道试件的另一端上的管道端部法兰与固定在舱体尾端舱盖上的顶底法兰相匹配；在压力舱上设置有加压孔、泄压口、 注水口、排气口，安全阀、压力传感器开口和测试线路导出口。作为优选实施方式，所述的主舱体由多层钢板捆扎制成；所述的主舱体选用 Q345R材料，前端舱盖和尾端舱盖选用20MnMo材料。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术由于采用先进的捆扎工艺将高强度钢板层层捆扎，每捆扎一层都要用X射线探伤，每层钢板厚度1厘米，总计捆扎M层钢板，总厚度M厘米，保证了舱体具有极强的抗压能力和极高的安全性能。本专利技术装置可以模拟4300米水深(43Mpa)的深海压力环境，为深水海底管道屈曲试验研究提供了稳定的压力环境。2、本专利技术在其前端舱盖上安装有轴向的油压机，该油压机可通过其活塞杆上的法兰与内部管件法兰连接，并用油压推动活塞杆对舱体内部的管道试件施加轴向作用力，可以对管件同时加载水压和轴向力，研究载荷组合工况下管道的屈曲。3、本专利技术总长 11. 5米，直径1.6米，内部直径1.2米，在其内部可以容纳1 1真实比例试件进行试验。 4、本专利技术装置舱体内部装有小滑车、高强度钢制导轨，便于管道试件的输送与安装。5、本专利技术装置上部设有比例式减压安全阀，当舱内水压超过设定的安全压力时，比例式减压安全阀自动喷水，达到迅速卸压、保障安全的目的。附图说明图1是本专利技术主体结构示意图。图2是图1的A向剖视图，即前端舱盖结构图。图3是图1的A-A向剖面图。图4是本专利技术的尾端舱盖图。图5(a)和(b)分别为导轨侧视图和俯视图。本专利技术装置的主要结构件用图中数字表示，装置配件用字母表示，含义如下1——舱体前端油压机2、3、4——用于油压机安装连接的螺柱、螺母及垫圈5、60-型垫圈7——用于安装紧固前端舱盖的双头大螺柱，共16个，每根螺柱直径120mm，长度 Im8——前端舱盖大螺柱配备的六角螺母9-球面垫圈10——前端舱盖11——活塞杆法兰12——管道试件端部法兰13——连接管道试件法兰的螺柱14——管件法兰连接螺母15——主舱体16——舱内滑车17——顶底法兰18——尾端大螺柱19——尾端大螺母20——管道试件21——用于连接固定尾端舱盖的双头螺柱22——尾端舱盖螺柱配套螺母23——尾端螺母配套垫圈24——舱体尾端舱盖25——舱内导轨26——导轨轨道27——导轨枕板28——前端舱盖吊耳a——安全阀门b-排气口c-注水口d——加压孔e——泄压口f——压力传感器开口gl、g2、g3、g4、g5——测试线路导出口h——排水阀i 1、i 2——舱体尾端压力表j——尾端排气阀具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进行详细的描述。如图1、图2、图3、图4所示，本专利技术内部可模拟深海高压环境进行深海试件试验， 并可用配备的油压机对内部试件施加轴向作用力，其承压能力431^ 总长11.5米，直径 1. 6米，卧式安装，以水为内部压力介质。本专利技术包括主舱体15、前端舱盖10、舱体尾端舱盖 M、舱体前端油压系统1几个主要部分，用于模拟深海压力环境；还包括，可利用舱体前端油压系统1对放入舱体中的管道试件20施加轴向的拉压力；为了保证舱体的密闭性，采用 7，8，9，18，19等螺栓螺母零件进行连接和密封；由于管道屈曲试验的需要，配备了法兰11， 17与管道试件端部法兰12来连接和固定，舱内滑车16、舱内导轨25用于运送和支撑管道试件；管件上各个测点采集试验数据的信号线通过gl、g2、g3、g4、g5测试线路导出口导出、 舱内水压测试线路由f压力传感器开口导导出；由c注水口向舱体内部注水、j尾端排气阀和b排气口排出舱内空气；d加压孔向舱内加压进行试验；试验结束后由e泄压口卸压、 h排水阀排水；本专利技术装置还包括a安全阀，当舱体内水压异常，超过设定的安全极限时，该阀自动喷水，使本专利技术装置内部迅速降压。本专利技术装置制作及组装方法本专利技术装置的主舱体15部分采用多层捆扎工艺制造，即在大型卷板机上将1厘米厚的钢板卷成圆柱壳状，再将钢板一层层焊接起来，每焊接一层都要用X射线探伤，确认没有伤痕、沙眼等再进行下一层焊接。共捆扎M层，主舱体总厚度达到M厘米，主舱体前端敞口，要由单独制作的前端舱盖封闭；尾端开一 160mm直径的孔，以便试验时管件尾端固定、 安装，尾端开孔由尾端螺柱18、尾端螺母19和舱体尾端舱盖对密封。主舱体选用Q345R材料。前端舱盖10采用锻造工艺制作，保证其强度如图2所示，前端舱盖上开了 16个大螺栓开孔。前端舱盖要经常开启与闭合，选用20MnMo材料。舱体尾端舱盖M同样采用锻造工艺，上开16个小螺栓孔。由于舱体内部充满水再加压，因此要保证前后端盖在高压下的水密性，因此在前后端盖上各紧固了一层铝制密封圈。在舱体内底部沿舱体轴向焊接舱内导轨25，如图5所示，该导轨包括两根长8m的平行轨道、在轨道轴向每间隔700mm焊接一个矩形枕板。轨道由直径68mm，厚度IOmm的钢管制成，枕板厚度16mm。导轨有足够的长度运送管道试件，同时导轨本身也有足够的强度来抵抗高水压和支撑管件。当本专利技术装置各个零部件制作并焊接好后，进行油压机、前后端盖、各个阀门和配套设备与主舱本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种深水海底管道屈曲试验装置，用于对管道试件进行屈曲试验，该装置包括由主舱体、前端舱盖、舱体尾端舱盖构成的压力舱，前端舱盖和尾端舱盖分别连接在主舱体的两端，在前端舱盖和尾端舱盖的内侧均设置有密封圈，在前端舱盖上固定有油压机，油压机的活塞杆穿过前端舱盖伸至主舱体内，活塞杆的端部设置有活塞杆法兰，在主舱体的底部上表面设置有导轨，在导轨上放置有用于运输管道试件的滑车，管道试件的两端连接有管道端部法兰，所述的活塞杆法兰与管道端部法兰相匹配，管道试件的另一端上的管道端部法兰与固定在舱体尾端舱盖上的顶底法兰相匹配；在压力舱上设置有加压孔、泄压口、注水口、排气口，安全阀、压力传感器开口和测试线路导出口。
【技术特征摘要】
1.一种深水海底管道屈曲试验装置，用于对管道试件进行屈曲试验，该装置包括由主舱体、前端舱盖、舱体尾端舱盖构成的压力舱，前端舱盖和尾端舱盖分别连接在主舱体的两端，在前端舱盖和尾端舱盖的内侧均设置有密封圈，在前端舱盖上固定有油压机，油压机的活塞杆穿过前端舱盖伸至主舱体内，活塞杆的端部设置有活塞杆法兰，在主舱体的底部上表面设置有导轨，在导轨上放置有用于运输管道试件的滑车，管道试件的两端连接有管道端部法兰，所述的活塞杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：余建星，卞雪航，余杨，付明炀，王永更，林镇诗，王保建，马骏，景海泳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。