一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置的制作方法

文档序号:44552369发布日期:2026-01-30 20:27阅读:9来源:国知局
技术简介:
本发明针对现有全自锚钢管接头测试装置无法同步模拟海洋动态水力作用与弯矩-轴力耦合加载的问题,设计了一种集成透明水箱、搅动组件、循环机构和旋转检测机构的试验装置。通过可控加载夹具施加弯矩,循环系统模拟海水流动,内置旋转检测机构实时监测接头密封性与结构完整性,实现结构性能与功能性能的同步测试,提升测试真实性与工程指导价值。
关键词:全自锚钢管接头,抗弯性能测试

本发明涉及钢管接头抗弯性能测试领域,尤其涉及一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置。


背景技术:

1、在海洋平台、跨海输油/输气管线、以及高塔结构等关键基础设施中,全自锚钢管接头被广泛采用。然而,这些结构长期暴露在恶劣的自然环境中,会持续承受周期性的海浪冲击等环境载荷;

2、现有的钢管接头试验装置设计模式通常是结构性能与功能性能分离的:

3、结构性能检测(疲劳/静力):主要关注接头的极限承载力、屈服强度、刚度和循环寿命。这通常通过外部力传感器和位移计来监测钢管和接头的宏观变形。

4、功能性能检测(密封性): 通常是在一个单独的静压测试台上进行,即在没有施加外部弯矩、轴力或循环载荷的情况下,仅对内部压力(或外部水压)进行耐压和泄漏测试。

5、这种分离模式完全忽略了在实际服役中,结构疲劳损伤是导致功能(密封)失效的首要原因,在海洋场景中,正常海况下的水流会持续不断地冲击全自锚钢管接头,即存在长期低幅作用;而在风暴、台风等极端事件导致的低频率、大幅度的冲击或者影响全自锚钢管接头,即存在间歇性高幅作用;

6、现有机构无法在模拟流水冲击以及弯矩-轴力耦合循环加载的前提下,实时监测接头的完整性和密封性。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置以解决上述问题,具体技术方案如下:

2、一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,包括透明水箱、可滑移的加载夹具、搅动组件、检测机构、循环机构和固定座,所述搅动组件、固定管道和加载夹具从前往后依次设置在所述透明水箱中,所述循环机构的输入端连接于所述透明水箱的后端端面,所述循环机构的输出端设置在所述搅动组件的上方,所述固定座穿设有可转动的转轴,所述转轴的两端分别连接所述检测机构和所述搅动组件,配置为当所述全自锚钢管接头安装于所述加载夹具上时,所述检测机构收容于所述全自锚钢管接头的内部,所述循环机构的输出端输出海水以驱动所述搅动组件转动,所述搅动组件在搅动所述透明水箱内的海水的同时驱动所述检测机构在所述全自锚钢管接头内转动以检测所述全自锚钢管接头与所述固定座连接处的完整性和密封性。

3、作为上述技术方案的改进之一,所述固定座的端面可拆卸连接有环形组件,用于模拟海底管道与所述全自锚钢管接头进行连接。

4、作为上述技术方案的改进之一,所述搅动组件包括转动轴以及若干片环绕连接于所述转动轴的扇叶,处于上方的部分所述扇叶的末端高于所述透明水箱的顶部入口或所述透明水箱内的水平面设置。

5、作为上述技术方案的改进之一,所述循环机构的输出端设置在所述搅动组件的侧上方。

6、作为上述技术方案的改进之一,所述加载夹具包括夹具和滑移组件,所述夹具连接于所述滑移组件上,所述滑移组件用于驱动所述夹具沿垂直于所述固定座的方向运动。

7、作为上述技术方案的改进之一,所述检测机构包括若干个可伸缩的支杆以及可拆卸连接于支杆末端的检测器,若干所述支杆环形等距连接于所述转轴末端的外侧。

8、作为上述技术方案的改进之一,所述检测器包括红外线传感器、摄像头、液位传感器或湿度传感器。

9、作为上述技术方案的改进之一,若干个所述支杆中的一个所述支杆的末端连接有液位传感器,且该所述支杆在靠近所述环形组件的一侧连接有接近开关,所述环形组件的端面底部连接有用于触发所述接近开关的触发件。

10、作为上述技术方案的改进之一,所述转轴的内部中空,所述转轴的内部收容有数据线,所述数据线与所述检测器电连接。

11、作为上述技术方案的改进之一,还包括加热机构,所述加热机构与所述循环机构连接,所述加热机构用于调整所述循环机构内的海水温度。

12、本发明的有益效果:能够施加可控的弯曲载荷以测试接头的力学性能,还能同步模拟真实海洋环境中的动态水力作用,并通过内置旋转检测机构实现对接头关键部位的状态原位监测,提升了测试结果的真实性与工程指导价值。

13、加载夹具通过滑移组件实现垂直于接头轴线方向的可控位移,能够精确施加弯矩载荷,有效评估全自锚钢管接头在横向变形下的结构强度与变形特性。

14、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到,当然,实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。


技术特征:

1.一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于,包括透明水箱、可滑移的加载夹具、搅动组件、检测机构、循环机构和固定座,所述搅动组件、固定管道和加载夹具从前往后依次设置在所述透明水箱中,所述循环机构的输入端连接于所述透明水箱的后端端面,所述循环机构的输出端设置在所述搅动组件的上方,所述固定座穿设有可转动的转轴,所述转轴的两端分别连接所述检测机构和所述搅动组件,配置为当所述全自锚钢管接头安装于所述加载夹具上时,所述检测机构收容于所述全自锚钢管接头的内部,所述循环机构的输出端输出海水以驱动所述搅动组件转动,所述搅动组件在搅动所述透明水箱内的海水的同时驱动所述检测机构在所述全自锚钢管接头内转动以检测所述全自锚钢管接头与所述固定座连接处的完整性和密封性。

2.根据权利要求1所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:所述固定座的端面可拆卸连接有环形组件,用于模拟海底管道与所述全自锚钢管接头进行连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:所述搅动组件包括转动轴以及若干片环绕连接于所述转动轴的扇叶,处于上方的部分所述扇叶的末端高于所述透明水箱的顶部入口或所述透明水箱内的水平面设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:所述循环机构的输出端设置在所述搅动组件的侧上方。

5.根据权利要求1所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:所述加载夹具包括夹具和滑移组件,所述夹具连接于所述滑移组件上,所述滑移组件用于驱动所述夹具沿垂直于所述固定座的方向运动。

6.根据权利要求1所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:所述检测机构包括若干个可伸缩的支杆以及可拆卸连接于支杆末端的检测器,若干所述支杆环形等距连接于所述转轴末端的外侧。

7.根据权利要求6所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:所述检测器包括红外线传感器、摄像头、液位传感器或湿度传感器。

8.根据权利要求7所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:若干个所述支杆中的一个所述支杆的末端连接有液位传感器,且该所述支杆在靠近所述环形组件的一侧连接有接近开关,所述环形组件的端面底部连接有用于触发所述接近开关的触发件。

9.根据权利要求8所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:所述转轴的内部中空,所述转轴的内部收容有数据线,所述数据线与所述检测器电连接。

10.根据权利要求1所述的一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,其特征在于:还包括加热机构,所述加热机构与所述循环机构连接,所述加热机构用于调整所述循环机构内的海水温度。


技术总结
本发明涉及钢管接头抗弯性能测试领域,公开了一种用于全自锚钢管接头抗弯性能测试的试验装置,包括透明水箱、可滑移的加载夹具、搅动组件、检测机构、循环机构和固定座,所述循环机构的输入端连接于所述透明水箱的后端端面,所述循环机构的输出端设置在所述搅动组件的上方,能够施加可控的弯曲载荷以测试接头的力学性能,还能同步模拟真实海洋环境中的动态水力作用,并通过内置旋转检测机构实现对接头关键部位的状态原位监测,提升了测试结果的真实性与工程指导价值,加载夹具通过滑移组件实现垂直于接头轴线方向的可控位移,能够精确施加弯矩载荷,有效评估全自锚钢管接头在横向变形下的结构强度与变形特性。

技术研发人员:林津强
受保护的技术使用者:广东东方管业股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2026/1/29
网友询问留言 留言:0条
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!