[發明專利]一種模擬海洋柔性軟管彎曲疲勞的實驗裝置

在審

• 申請號: 202110383006.1
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113029814A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 劉海超;金磊;許良彪;杜曉杰;荊祥海;樊榮興;楊連河;曲偉首
• 申請（專利權）人: 中海油（天津）管道工程技術有限公司
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王蒙蒙

本發明公開了一種模擬海洋柔性軟管彎曲疲勞的實驗裝置，包括端部活動夾具、機械加壓荷載系統、加壓與循環加壓系統、介質加熱與熱循環系統和控制系統；端部活動夾具夾持在軟管的兩端部上；機械加壓荷載系統能對軟管的中部施加荷載；加壓與循環加壓系統將設定溫度的介質進行加壓并輸送至軟管內，并且能將經過加壓的介質在軟管內循環；介質加熱與熱循環系統將輸送至軟管內的介質加熱至設定溫度，并保持介質溫度至設定溫度。本發明可對不同口徑的管材進行機械加壓荷載的彎曲疲勞模擬，另外通過對固定模具的更換，可以對不同角度和口徑的管材進行循環加壓(泄壓)荷載的疲勞情況進行模擬。

技術領域

本發明涉及海洋石油裝備技術，特別涉及一種模擬海洋柔性軟管疲勞試驗的實驗裝置。

背景技術

中海油現有300余條，超6000km的海底管道，其中超期服役的管線或及將達到服役期限的管道超過30條。海底管道失效，將造成嚴重的后果。傳統方法維修失效管道受季節、天氣、船期等因素的影響，并且維修周期長，費用昂貴。短距離海管內襯復合軟管修復技術比傳統的維修方式周期短、占用資源少，還能解決之前的管道腐蝕問題，延長管線的使用壽命，還能在低油價的環境下有效降低作業成本，達到降本增效的目的，因此越來越受到甲方的歡迎。

柔性軟管的長期服役過程中，由于高分子材料的黏彈性，內襯層聚合物材料會不斷地發生蠕變，產生疲勞。在服役溫度和壓力的作用下，內襯層材料的形變隨時間的推移而逐漸增大，引起內襯層材料的結構破壞，從而造成柔性軟管使用壽命的縮短。內襯復合軟管的選材過程中，不僅要考慮管材內層的化學性質，還需考慮材質的物理和機械性能。復合軟管由于受機械加壓荷載、循環加壓(減壓)荷載的作用，在接頭處和應力集中處更易受到損壞，因此在軟管生產之后，進行管材的疲勞試驗就顯得至關重要。馬來西亞石油公司利用內襯修復技術修復的海管中，部分內襯管就是因為彎折處疲勞造成管線泄漏。基于此試制一臺盡量模擬柔性管材加壓情況的疲勞試驗機就顯得十分必要，現有疲勞試驗機并不能有效的模擬柔性軟管的疲勞情況，本發明裝置可以彌補這種缺陷。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種模擬海洋柔性軟管彎曲疲勞的實驗裝置，可對不同口徑的管材進行機械加壓荷載的彎曲疲勞模擬，另外通過對固定模具的更換，可以對不同角度和口徑的管材進行循環加壓(泄壓)荷載的疲勞情況進行模擬。

本發明所采用的技術方案是：一種模擬海洋柔性軟管彎曲疲勞的實驗裝置，所述實驗裝置包括：

端部活動夾具，所述端部活動夾具夾持在所述軟管的兩端部上；

機械加壓荷載系統，所述機械加壓荷載系統能對所述軟管的中部施加荷載；

加壓與循環加壓系統，所述加壓與循環加壓系統將設定溫度的介質進行加壓并輸送至所述軟管內，并且能將經過加壓的介質在所述軟管內循環；

介質加熱與熱循環系統，所述介質加熱與熱循環系統將輸送至所述軟管內的所述介質加熱至設定溫度，并保持介質溫度至設定溫度；以及，

控制系統，所述控制系統和所述機械加壓荷載系統相連接以控制所述機械加壓荷載系統對所述軟管施加的荷載，所述控制系統和所述加壓與循環加壓系統相連接以控制并記錄所述加壓與循環加壓系統對所述介質施加的壓力以及監控所述軟管的壓力狀態，所述控制系統和所述介質加熱與熱循環系統相連接以控制并記錄所述介質加熱與熱循環系統對所述介質所設定的溫度以及監控所述軟管的溫度狀態，并且，所述控制系統能測量并記錄試驗時所述軟管各處的應變。

進一步地，所述實驗裝置還包括固定模具，所述固定模具彎曲成設定角度，在所述軟管的循環內壓加載試驗中，所述軟管穿設在所述固定模具內，使得所述軟管能彎曲成設定角度。