一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置。

背景技术：

我国海洋油气资源储量丰富，而且近年来海洋资源的开发不断从浅海走向深海。其中全海式开发模式由于其自身优势广泛的应用于深远海油气资源开发中。漂浮管作为短距离传输装备连接于船体和平台或者连接船体与船体之间，特别地，其为浮式储油轮(FPSO)上原油外输的唯一通道，这使漂浮管成为开采过程中不可或缺的关键装备之一。现阶段的常用漂浮管道产品具有多层、螺旋缠绕、硫化粘结、金属与非金属复合等结构特点。在设计漂浮管道时，为了抵抗管道自重，内部介质压力和海洋风浪流所带来的环境荷载，应使其满足海洋条件下的浮性与柔顺性，同时能承受内部流体内压。漂浮管道在安装或者在位工况下，通常会受到非常大的拉伸荷载。特别地，漂浮管道的铺设过程中多段管道往往借助接头法兰相互连接，所以对接头法兰的抗拉性能要求较高，从而保证安装顺利进行。一般在接头法兰上均有安装吊耳，而吊耳一般焊接在接头法兰上，如果强度不够，很容易发生强度失效而引发安装事故。特别是大口径的管道，考虑安全系数的情况下，有时对吊耳的抗拉力要求高达100吨N，但是吊耳焊接点强度根据实际加工工艺情况不同，很难数值准确模拟，需要通过试验方法来对漂浮管接头法兰吊耳进行拉伸强度模拟测试，从而通过实验结果的数据来确定其连接性能。传统的拉伸试验装置，对固定的地基要求非常高，同时应用大量程作动器提供动力源，在做高强度实验时，如果试样件因强度不够而发生瞬间断裂，会对作动器造成损伤。因而，传统实验造价非常昂贵，且对试验场地的地基要求也极高；基于以上两个问题，有必要设计一套结构性能高并且经济适用的吊耳强度测试实验装置。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置。本实用新型采用的技术手段如下：

一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置，包括框架基座，液压千斤顶，力传感器和竖直设置的连接件支架；

所述框架基座呈梯形体状，包括水平顶板和水平底板，所述框架基座的斜面具有开口，所述开口对应的所述水平底板上放置有所述液压千斤顶，即所述液压千斤顶只是放置在所述水平底板上，不与所述水平底板固定连接，故所述一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置为自适应装置，故在所述力传感器与所述液压千斤顶之间只有轴向压力，没有额外的弯矩，同时保证了所述液压千斤顶可从所述开口伸出；

所述连接件支架呈板状，其上设有连接孔，所述连接孔的上端孔壁设有两个互相平行的连接吊耳，所述连接孔的下端位于所述水平顶板上表面所在平面以下，所述连接件支架的下端设有与所述液压千斤顶输出端连接的支架法兰；

所述液压千斤顶的轴线所在直线垂直于两个所述连接吊耳的铰接孔中心的连线，且经过所述连线的中点，所述液压千斤顶的轴线所在直线与所述连线位于同一平面内，所述平面垂直于所述连接件支架厚度方向并将所述连接件支架均分，上述设置保证了所述液压千斤顶施加的力沿直线传递至接头法兰的吊耳的轴线的中点上；

所述水平顶板上设有多个连接接头法兰的法兰面的螺栓孔，所述螺栓孔沿一优弧排列，所述优弧的优弧开口位于所述水平顶板的边缘且指向所述连接件支架，上述设置保证了接头法兰的法兰面的大部分与所述水平顶板连接，小部分悬空；

所述支架法兰与所述液压千斤顶输出端之间设有所述力传感器。

所述水平顶板与所述水平底板之间设有肋板Ⅰ。

所述支架法兰与所述连接件支架之间设有肋板Ⅱ。

所述连接孔为矩形孔。

所述一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置与接头法兰通过以下方式连接：调整接头法兰的法兰面的位置，使得接头法兰的吊耳位于两个所述连接吊耳之间，保证接头法兰的吊耳的轴线的中点与所述连线的中点重合，并通过销轴连接，接头法兰的法兰面大部分通过螺栓与所述水平顶板上的所述螺栓孔把合，小部分的接头法兰的法兰面悬空。

由于所述连接孔的下端位于所述水平顶板上表面所在平面以下，保证了在加载过程中所述连接孔的下端与小部分的接头法兰的法兰面非接触。

本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型能够实现大吨位漂浮管接头法兰的吊耳抗拉强度测试，且适用于各种尺寸的漂浮管接头的吊耳测试，可以根据接头口径的大小进行相应尺寸变化，提高了拉伸测试的灵活性；

2)本实用新型是一种自适应加载装置，所有受力都是在实验测试装置内部零件间的传递，把对地面的剪切力转化为装置本身金属框架的载荷，克服了传统的超高强度拉伸试验中，地基固定剪切强度不够的问题，有效降低对地基的要求；

3)本实用新型解决了超高强度拉伸的端部固定问题，把拉力转化为推力，进而应用液压千斤顶作为动力系统源，代替了大吨位作动器，防止实验过程中接头法兰的吊耳承受极限载荷突然断裂对加载作动器的损害，有效地降低了试验成本；

4)本实用新型对结构经过精准的计算校核和优化设计，在保证整体刚度和强度的前提下有效地减少整体结构重量，较经济；

5)本实用新型在加载过程中，固定接头法兰的吊耳的连接件可以根据预加最大拉力荷载进行尺寸调整，可以适用于不同加载力情况。

基于上述理由本实用新型可在海洋工程漂浮管道实验测试等领域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的具体实施方式中一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置与接头法兰的装配空间结构示意图。

图2是本实用新型的具体实施方式中一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置与接头法兰的装配示意图。

图3是本实用新型的具体实施方式中框架基座的空间结构示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，一种海洋工程漂浮管道接头吊耳高强度轴向拉伸实验测试装置，包括框架基座1，液压千斤顶2，力传感器和竖直设置的连接件支架3；

所述框架基座1呈梯形体状，包括水平顶板11和水平底板12，所述框架基座1的斜面具有开口13，所述开口13对应的所述水平底板12上放置有所述液压千斤顶2；

所述连接件支架3呈板状，其上设有连接孔31，所述连接孔31的上端孔壁设有两个互相平行的连接吊耳32，所述连接孔31的下端位于所述水平顶板11上表面所在平面以下，所述连接件支架3的下端设有与所述液压千斤顶2输出端连接的支架法兰33；

所述液压千斤顶2的轴线所在直线垂直于两个所述连接吊耳32的铰接孔中心的连线，且经过所述连线的中点，所述液压千斤顶2的轴线所在直线与所述连线位于同一平面34内，所述平面垂直于所述连接件支架厚度方向并将所述连接件支架均分；

所述水平顶板11上设有多个连接接头法兰4的法兰面41的螺栓孔14，所述螺栓孔14沿一优弧排列，所述优弧的优弧开口位于所述水平顶板11的边缘且指向所述连接件支架3；

所述支架法兰33与所述液压千斤顶2输出端之间设有所述力传感器。

所述水平顶板11与所述水平底板12之间设有肋板Ⅰ15。

所述支架法兰33与所述连接件支架3之间设有肋板Ⅱ35。

所述连接孔31为矩形孔。

所述框架基座1通过螺栓固定连接在地基上；

调整接头法兰4的法兰面41的位置，使得接头法兰4的吊耳42位于两个所述连接吊耳32之间，保证接头法兰4的吊耳42的轴线的中点与所述连线的中点重合，并通过销轴5连接，接头法兰4的法兰面41大部分通过螺栓与所述水平顶板11上的所述螺栓孔14把合，小部分的接头法兰4的法兰面41悬空；

所述支架法兰33下方固定所述力传感器后连接所述液压千斤顶2，保证所述液压千斤顶2施加的力沿直线传递至接头法兰4的吊耳42的轴线的中点上，保证所述液压千斤顶2可以稳定加载；

将所述力传感器另一端与采集系统相连，实现荷载数据的实时传输；

缓慢调节所述液压千斤顶2的高度，并且实时检测所述力传感器的示数，分析采集的力随时间变化的曲线，使其示数稍微大于所述连接件支架3的重量，从而保证接头法兰4的吊耳42在加载力之前呈现轻微受力状态，同时保证装置良好固定。至此完成对整个测试系统进行初步的调试，待达到测试要求后，可进行测试；

进行测试并对接头法兰4的吊耳42的承载力进行分析，给出合理的测试结果并最终形成完整实验报告。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。