[實用新型]一種海底管道受彎疲勞裂紋的檢測裝置

有效

• 申請號: 201720591597.0
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN206710224U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 楊冬平;鄧少旭;牛更奇;支景波;杜帆;邵永波;李亞寧;馬文峰;顧菲菲
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術檢測中心
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20
• 代理公司: 濟南智圓行方專利代理事務所(普通合伙企業)37231
• 代理人: 張玉琳

技術領域

本實用新型涉及海底管道受彎檢測技術領域，特別涉及一種海底管道受彎疲勞裂紋的檢測裝置。

背景技術

海底管道屬于壓力管道的一種，但與普通壓力管道的不同在于，海底管道要承受潮汐、波浪、還留、海冰、海洋跌落物的撞擊，以及海水的侵蝕、漁網的摩擦等作用，這些載荷的作用使得海底管道較普遍的壓力管道失效的概率更高，更容易發生事故。在誘發管道事故的各種缺陷類型中，管道產生的裂縫缺陷所占的比例最大。因此，需要通過檢測和試驗判定結構的裂紋損傷和結構強度。

實用新型內容

為了能夠預測海底管道的裂紋萌生過程以及服役時間等情況，本實用新型提供了一種海底管道受彎疲勞裂紋的檢測裝置。

為了實現上述實用新型目的，本實用新型提供了一種海底管道受彎疲勞裂紋的檢測裝置，包括底臺、兩個對稱設置在所述底臺上支撐架和設置在所述底臺上的疲勞施壓機構；所述支撐架上設置有管道試驗件，所述管道試驗件兩端均固定連接一支撐端板，所述管道試驗件中間部位對稱設置有兩個豎向加載板，所述管道試驗件穿過所述豎向加載板中間部位，兩個所述豎向加載板上端面設置一水平板；所述支撐端板下端面放置在所述支撐架上端面；所述疲勞施壓機構的沖頭下端面能夠與所述水平板上端面接觸；

所述管道試驗件下端面的中間位置沿軸向設置有若干列成軸對稱的應變片，每列所述應變片沿徑向成列設置；每一所述應變片沿管道試驗件的軸向設置，用于檢測管道試驗件在彎矩作用下的軸向拉應變。

所述水平板上端面設置有定位柱，所述疲勞施壓機構的沖頭下端面設置有與所述定位柱配合使用的定位孔。

所述豎向加載板上端面設置有條形定位槽，所述水平板下端面設置有與所述條形定位槽配合使用的條形定位凸起。

所述支撐架上端面設置有限位板，所述限位板包括底板和設置在所述底板上的定位架，所述定位架包括兩個側板和連接兩個所述側板一側的固定擋板，兩個所述側板之間的距離等于或略大于所述支撐端板的厚度。

所述定位架還包括活動擋板，遠離所述固定擋板一側兩個所述側板上均設置有豎向定位槽，所述活動擋板兩側能夠插入兩個所述豎向定位槽內。

本實用新型檢測裝置的檢測方法為：

取輸油管道一部分作為管道試驗件，管道試驗件下端面中間位置沿軸向設置有若干列成軸對稱的應變片，每列所述應變片沿徑向成列設置；每一所述應變片沿管道試驗件的軸向設置，用于檢測管道試驗件在彎矩作用下的軸向拉應變；

將設好應變片的管道試驗件放置在疲勞施壓機構平臺上，管道試驗件的兩端作為支撐點、中間部位懸空；

通過疲勞施壓機構對管道試驗件中間部位對稱的兩個位置施加向下的循環荷載，使得管道試驗件中間部位承受純彎曲力；

通過對應變片測得的應變差值可檢測管道是否萌生疲勞裂紋，根據環向不同應變片測得的應變值可確定裂紋的擴展長度，進一步可得知循環負荷次數與輸油管道跨中疲勞裂紋長度之間的數值關系。在管道試驗件未萌生裂紋時，由于管道試驗件中間部位承受純彎曲，每個應變片測得的應變理論上是相同的，可根據公式(1)計算得到應變片的應變值，公式如下：

其中，E為管道材料彈性模量，D和T分別為管道的外徑和厚度，M為管道所承受的彎矩，θ_i為第i個應變片相對于垂直方向的圓心角；

當管道試驗件某個位置開始萌生裂紋時，兩個裂紋面處成為自由面，不受拉力作用，所以裂紋所在管道表面應變趨近于零。此時，可根據該位置兩側所在的兩個應變片顯示的讀數檢測裂紋是否萌生；假定應變片與裂紋之間的距離為分別為r₁和r₂，測得的應變分別為e₁和e₂，則可依據公式(2)估算裂紋萌生位置所在處的應變值為：

當e→0時，即表明該測點產生了疲勞裂紋，即可得知萌生裂紋的長度值，并能夠得知此時循環負荷次數與裂紋長度值之間的豎直關系。

為了更加清楚的講述海底管道受彎疲勞裂紋萌生過程的檢測方法，下面對檢測方法作進一步詳細描述，具體為：

取3-5m輸油管道作為管道試驗件，對管道試驗件進行處理，具體為：在管道試驗件上對稱設置兩個帶有中心通孔的豎向加載板，兩個豎向加載板之間的距離為2-4m；在管道試驗件兩端固定兩個支撐端板，豎向加載板和支撐端板的高度均大于管道試驗件的直徑；