一种深水管道湿式保温涂层疲劳弯曲试验装置的制作方法

本实用新型涉及弯曲试验装置，特别涉及一种深水管道湿式保温涂层疲劳弯曲试验装置。

背景技术：

深水管道湿式保温技术是一种保证原油流动性的关键技术，国外深水油气资源的输送主要采用这种方式。深海的复杂工况对于管道敷设提出了更高的要求，对于管道的整体弯曲性能有更苛刻的约束。湿式保温管道需要进行弯曲模拟性能测试才能服役于生产。因此开发湿式保温管道弯曲性能测试技术研究，有助于推动湿式保温管道在国内的应用，可为深水油气资源开发提供技术保障。

同时，深水湿式保温管道新产品研发，需要进行全尺寸疲劳弯曲载荷试验，用以模拟深海管道的疲劳弯曲载荷对钢管及其保温层的影响，评价钢管、湿式保温层及保温层节点的弯曲性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种深水管道湿式保温涂层疲劳弯曲试验装置，该装置能够模拟深海保温管道疲劳弯曲状态下，全尺寸管道及保温层受力情况，检验钢管外表面保温层、接头处保温层与钢管之间、接头处保温层与管体保温层之间在受到疲劳载荷作用后的粘结状态及保温层本身的结构变化，并获得试验数据。

本实用新型所采用的技术方案是：一种深水管道湿式保温涂层疲劳弯曲试验装置，包括支撑架，所述支撑架两端部内分别固定连接有与液压站相连接的轴向加载油缸，所述轴向加载油缸连接有用于对试验件施加轴向载荷的摇臂总成和端部固定组件，所述端部固定组件设置在所述摇臂总成的顶部；所述支撑架内对称设置有两组疲劳加载油缸组，所述每组疲劳加载油缸组均包括两只与液压站相连接的疲劳加载油缸，所述每组疲劳加载油缸组的两只疲劳加载油缸的顶部之间设置有用于对试验件施加疲劳载荷的加载组件。

所述加载组件由两个半弧形的上、下连接件组合而成，其内径与所述试验件的外径相匹配；所述下连接件的两侧均设置有用于与所述疲劳加载油缸相连接的倒U型连接孔。

所述端部固定件与所述试验件之间采用铰接形式的连接方式。

所述试验装置还包括与所述试验件相连接的应力应变检测装置。

所述试验装置还包括通过冷热水机输出管与所述试验件相连接、用于给所述试验件提供恒温水的冷热水机。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型克服现有技术缩小尺寸或半尺寸、及单作用载荷的不足，通过更换全尺寸保温管试验件，可按多种不同的保温管道涂层表面应变值，对保温管进行疲劳弯曲试验。

2、本实用新型通过疲劳加载油缸和轴向加载油缸的同时使用，能够较真实的模拟深水管道工作期间的复合载荷(弯曲和拉伸载荷)下的受力状态和效果。

3、本实用新型加载组件为铸钢件，上下分体结构，通过螺栓连接，实现试验件的上下疲劳弯曲；针对不同管径的试验件，可更换不同加载组件来实现对试验件的疲劳加载。

4、本实用新型试验件的两端采用穿过试验件中心铰接形式，试验过程中避免了试验件定位点附近应力值高的问题，排除掉试验件定位点附近疲劳断裂的危险。

5、本实用新型机架采用整体焊接结构，重量轻、强度高。

6、本实用新型在实际应用中，试验件两端被固定到摇臂总成上部的端部固定组件上，通过固定在机架内的疲劳加载油缸加载到加载组件之后，由加载组件对保温管中部完成上下疲劳加载弯曲；轴向加载油缸通过摇臂总成有助于完成拉伸；加载过程由程序控制其自动运行，实时监测保温层应变情况。

7、本实用新型在实际应用中，试验件钢管和保温层的外表面装有应变片，由应变仪监测应变值；四只疲劳加载油缸分别两点同时伸缩，疲劳弯曲试验频率可调节，疲劳加载载荷可连续作用；轴向加载油缸压力可调节，其轴向载荷在试验中随弯曲位移的变化而保持一定值。

8、本实用新型在实际应用中，冷热水机保持试验件水温在25℃±2℃，并将恒温循环水输送到试验件内。

9、本实用新型在实际应用中，最大弯曲载荷可达300吨，轴向拉伸载荷可达125吨。

10、本实用新型在实际应用中，实现了模拟深海管道湿式保温涂层在疲劳弯曲载荷和拉伸载荷作用下，湿式保温涂层与钢管之间、接头保温层与管体保温层之间的粘结状态的疲劳弯曲试验和湿式保温涂层全尺寸的疲劳弯曲试验。

11、本实用新型结构简单易行，易于实现疲劳弯曲载荷和拉伸载荷同时作用在全尺寸湿式保温涂层管道之上，并全程实现自动控制，自动记录试验数据，实现试验功能。

附图说明

图1：本实用新型正视结构示意图；

图2：本实用新型俯视结构示意图；

图3：本实用新型摇臂总成和端部固定组件正视结构示意图；

图4：本实用新型摇臂总成和端部固定组件侧视结构示意图；

图5：本实用新型加载组件侧视结构示意图；

图6：本实用新型试验件工作状态示意图。

附图标注：1、端部固定组件；2、加载组件；3、疲劳加载油缸；4、试验件；5、摇臂总成；6、支撑架；7、轴向加载油缸；8、扶梯及栏杆；9、油缸支座；201、上连接件；202、下连接件；203、连接孔；501、摆动轴孔；502、连接件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如附图1至图5所示，一种深水管道湿式保温涂层疲劳弯曲试验装置，包括钢结构支撑架6，所述支撑架6两端部内分别通过销轴固定连接有与液压站相连接的轴向加载油缸7，用于对试验件4提供可调节作用力大小的轴向载荷，其轴向载荷在试验中随弯曲位移的变化而保持一定值；所述轴向加载油缸7通过连接件502连接有摇臂总成5，所述摇臂总成5上设置有摆动轴孔501，所述连接件502通过销轴与所述轴向加载油缸7相连接；所述摇臂总成5顶部设置有端部固定组件1，所述端部固定组件1采用铰接的连接方式与所述试验件4固定连接，试验过程中避免了试验件4定位点附近应力值高的问题，排除掉试验件4定位点附近疲劳断裂的危险；所述轴向加载油缸7输出的载荷通过所述摇臂总成5及端部固定组件1作用在所述试验件4上。

所述支撑架6内对称设置有两组疲劳加载油缸组，所述每组疲劳加载油缸组均包括两只与液压站相连接的疲劳加载油缸3，对试验件4提供可调节作用力大小、行程长短的疲劳载荷，四只疲劳加载油缸3分别两点同时伸缩,疲劳弯曲试验频率可调节，疲劳加载载荷可连续作用；所述每只疲劳加载油缸3均通过油缸支座9与所述支撑架6相连接；所述每组疲劳加载油缸组的两只疲劳加载油缸3的顶部之间设置有用于对试验件4施加疲劳载荷的加载组件2，所述加载组件2为铸钢件，由两个半弧形的上、下连接件201、202通过螺栓连接组合而成，其内径与所述试验件4的外径相匹配，针对不同管径的试验件4，可更换不同尺寸的加载组件2来实现对试验件4的疲劳加载；此外，所述下连接件202的两侧均设置有用于与所述疲劳加载油缸3相连接的倒U型连接孔203，所述连接孔203与所述疲劳加载油缸3顶部设置的销轴相连接。

所述支撑架6的两侧设置有扶梯及栏杆8。

所述支撑架6、摇臂总成5、端部固定组件1、油缸支座9等组成了本实用新型的机架；所述疲劳加载油缸3、轴向加载油缸7等组成了本实用新型的液压系统，所述液压系统配备四台同样的柱塞泵，分别由变频电机驱动，工作时可按实际需要交替使用；所述液压系统、加载组件2等组成了本实用新型的加载系统；本实用新型还包括由控制柜、操作台、电缆、数据采集处理系统等组成的电气系统以及附属装置等。

试验过程中，为控制试验件4的试验温度，所述试验装置设置有通过冷热水机输出管与所述试验件4相连接的冷热水机，所述试验件4两端密封后接出管道与冷热水机输出管道相连，并通过冷热水输出管道与所述冷热水机相连接，冷热水机输出恒温循环水对试验件4加热和控温；为获得试验数据，所述试验装置设置有与所述试验件4相连接的应力应变检测装置，所述应力应变检测装置的应变片分别设置在所述试验件4的钢管和保温层的外表面上，应变片通过导线与应变仪相连接，应变仪测出的应变值通过计算机实时显示在计算机屏幕上；此外，通过所述液压站可以调节输出压力及油缸的行程得到不同作用力大小的轴向载荷、疲劳载荷，实现复合载荷作用于深水管道湿式保温涂层疲劳试验件4之上。

通过上述多次复合载荷作用于深水管道湿式保温涂层疲劳试验件4之上和试验件4温度控制，最终可以得到深水管道湿式保温涂层疲劳试验件4疲劳试验结果及试验参数。试验件4工作状态如图6所示，其中，a为试验件初始状态中心线，b为试验件下拉工况中心线，c为试验件上推工况中心线。