[發明專利]一種全尺寸管道疲勞試驗操作平臺

在審

• 申請號: 201410855846.3
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104535433A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 唐德渝;胡艷華;牛虎理;孫勃;方總濤;李春潤;楊志總;龍斌
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團海洋工程有限公司;中國石油集團工程技術研究院
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/02
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及海洋工程裝備技術領域，特別涉及一種全尺寸管道疲勞試驗操作平臺。

背景技術

隨著海洋石油開發力度的加大，未來將需鋪設大量的海洋管道。由于海洋環境的特殊性和復雜性，海洋管道在服役期間的安全性也就成為其設計、鋪設、運營過程中需要特別關注的問題。在引發海洋管道事故的諸多因素中，疲勞損傷是導致海洋管道失效的主要原因。

海洋管道作為一種典型的焊接結構，其焊接過程常常使焊接接頭的組織性能發生變化，從而不可避免地產生各種缺陷，并且存在嚴重的應力集中、焊趾區缺口應力集中以及高數值焊接殘余拉伸應力等力學因素的影響，致使其承受疲勞載荷的能力較差，使焊接接頭成為結構的薄弱環節。

海洋管道的疲勞斷裂往往是由管道中存在的各種交變應力引起的，該交變應力一方面來自于管內輸送壓力的波動，另一方面則來自于管道外部的變動載荷，例如：海洋管道承受波浪、海流和冰載荷，穿越管段由于埋深不夠形成的懸空段在水的沖擊下產生的卡曼振動等。交變應力使管道內部和表面的缺陷發生擴展，最終造成管道的疲勞斷裂，迫使供油供氣中斷，產生嚴重的后果。此外，疲勞斷裂往往是突然發生的，沒有預先征兆，一旦發生會帶來災難性后果。

目前，國內海洋管道疲勞壽命的評估，一般都采用小尺寸試件進行試驗分析，但研究表明，在設計中采用小試樣數據為依據，其結果是偏于危險的。管道全尺寸疲勞試驗可更真實反映管道中裂紋擴展的實際情況，包括尺寸效應、殘余應力等影響，為其疲勞壽命分析與預測提供真實可靠的決策依據。因此，近年來部分國外公司，已開始在重要工程中開展管道全尺寸疲勞試驗，并以全尺寸疲勞試驗結果要求作為管道鋪設工程前期設計和施工的依據。國外已有挪威、美國和巴西等國設計研制出不同形式的管道全尺寸疲勞試驗操作平臺，在實際應用中取得了良好的效果。由于海洋管道焊接接頭全尺寸疲勞試驗耗時長、費用高昂，且受設備等條件的限制，國內在這方面的研究工作還很少，可以利用的數據和資料非常有限。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種適用于各類型全尺寸管道疲勞測試的全尺寸管道疲勞試驗操作平臺。

本發明提供的全尺寸管道疲勞試驗操作平臺包括底座、兩個導軌梁和兩個伺服作動系統，所述底座的規格為12600mm×1300mm×2880mm，所述兩個導軌梁沿所述底座長度方向平行設置在所述底座的兩側，所述伺服作動系統具有滑動腳輪，所述伺服作動系統通過所述滑動腳輪能夠在所述兩導軌梁上行走，所述伺服作動系統上還設有第一種管道夾具，管道試樣通過所述第一種管道夾具加載在所述全尺寸管道疲勞試驗操作平臺上。

作為優選，所述伺服作動系統包括伺服閥、負載傳感器、伺服作動器、安裝鉸座和轉軸，所述伺服閥用于開啟或者關閉所述伺服作動器，所述負載傳感器用于指示所述伺服作動器的負載，所述安裝鉸座上設有第一通孔，所述伺服作動器上設有第二通孔，所述轉軸一端固定連接于所述第一種管道夾具，另一端穿過所述第二通孔并固定連接于所述伺服作動器，所述轉軸穿過所述第二通孔后具有余量，所述轉軸利用所述余量能夠在所述第一通孔中旋轉。

作為優選，所述全尺寸管道疲勞試驗操作平臺還包括防轉機構，所述防轉機構凸起地固定連接在所述安裝鉸座上，所述防轉機構與所述伺服作動器之間具有間隙。

作為優選，所述第一種管道夾具包括第一種上半環和第一種下半環，所述第一種上半環可拆卸地連接于第一種下半環，當管道試樣從所述第一種上半環和第一種下半環之間加載在所述全尺寸管道疲勞試驗操作平臺上時，所述第一種上半環和第二種上半環固定在一起。

作為優選，當管道試樣從所述第一種上半環和第一種下半環之間加載在所述全尺寸管道疲勞試驗操作平臺上時，所述第一種上半環和第二種上半環兩側均通過至少兩個螺栓固定在一起。

作為優選，所述全尺寸管道疲勞試驗操作平臺還包括可移動支座，所述可以動支座具有滑動腳輪，所述可移動支座通過所述滑動腳輪能夠在所述導軌梁上行走，所述可移動支座上還設有第二種管道夾具，管道試樣通過所述第二種管道夾具加載在所述全尺寸管道疲勞試驗操作平臺上。

作為優選，所述第二種管道夾具鉸接于所述可移動支座，所述第二種管道夾具包括第二種上半環和第二種下半環，所述第二種上半環鉸接于第二種下半環，管道試樣從所述第二種上半環和第二種下半環之間加載在所述全尺寸管道疲勞試驗操作平臺上。