[發明專利]一種超高壓非標準法蘭實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 202110892602.2
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113607557B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 姜玉虎;周世海;張學青;張庭高;袁俊;曹恒明;李美求
• 申請（專利權）人: 江蘇宏泰石化機械有限公司
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/20;G01N3/02
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務所(普通合伙) 42216
• 代理人: 蔡昌偉

本發明涉及一種實驗裝置，具體涉及一種超高壓非標準法蘭實驗裝置。該實驗裝置包括液壓加載機構，下法蘭上方固裝有上法蘭，上法蘭與下法蘭之間呈十字對稱狀設置有液壓加載機構；上法蘭上安裝有檢測機構。該實驗裝置能對上法蘭和下法蘭進行抗拉伸實驗以及抗彎矩實驗，從而能獲得法蘭在任意工作壓力條件下所能承受的極限拉力和極限彎矩，有利于非標法蘭承載能力的規格化和標準化，為制定非標法蘭設計準則及規范提供依據，滿足工程選型需求；能作為法蘭水壓試驗的補充，從而提高法蘭出廠檢驗的安全性；解決了現有技術不能對大通徑超高壓法蘭進行實驗驗證的問題。

技術領域

本發明涉及一種超高壓非標準法蘭實驗裝置及實驗方法，屬非標準法蘭實驗技術領域。

背景技術

法蘭連接是油氣開采領域中常用的連接方式，因其具有易于拆卸安裝的優點，獲得了廣泛的應用。法蘭有標準法蘭和非標準法蘭之分，標準法蘭是在國標、化工部標準等生產標準下生產制造，對于超高壓法蘭設計主要依據壓力容器設計規范ASME?BPVC?VIII第1~3卷及美國石油學會規范API?6A，但由于石油、天然氣開采和生產過程中，技術參數（超高壓力、大通徑）不斷提高，上述規范難以滿足大通徑高壓力法蘭設計，依據上述規范計算得到的法蘭厚度和頸部厚度過于保守，不利于超高壓法蘭的輕量化設計。需要通過實物試驗驗證大通徑超高壓力法蘭設計的可行性和可靠性。但是目前，并沒有合適的實驗裝置對大通徑超高壓力法蘭進行實驗，因此需要研發一種實驗裝置，以對大通徑超高壓力法蘭進行設計結果的實驗和驗證。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種能通過實驗觀察法蘭的強度和超高壓密封效果，以驗證大通徑高壓力法蘭非標設計的可行性，指導超高壓法蘭優化設計的超高壓非標準法蘭實驗裝置及實驗方法。

本發明的技術方案是：

一種超高壓非標準法蘭實驗方法，其特征在于：它包括如下步驟：

1）、首先通過固定螺栓將實驗裝置的液壓加載機構呈十字對稱狀固定安裝在實驗法蘭的下法蘭上；再將上法蘭通過裝配螺栓固定在下法蘭上，其中，液壓加載機構由頂桿通過頂板與上法蘭的下表面形成頂觸，同時，將應變片分別安裝在上法蘭以及上法蘭和下法蘭連接處的裝配螺栓上，安裝完成后啟動檢測機構的位移動態采集儀和檢測計算機；

2）、利用高壓泵站通過注液口向上法蘭和下法蘭的儲液沉孔中注水，使儲液沉孔內壓力逐漸升高，儲液沉孔內壓力達到上法蘭和下法蘭的額定壓力后，高壓泵站保壓至實驗結束；

3）、啟動液壓站，使液壓站的油壓持續升高，向實驗裝置X軸對稱設置的加載液壓缸或Y軸對稱設置的加載液壓缸或全部的加載液壓缸中連續加壓，使加載液壓缸依次通過下法蘭、頂桿和頂板對上法蘭施加一個持續升高的垂直頂升力，對上法蘭和下法蘭進行抗拉伸實驗；

4）、在進行步驟3）的過程中，位移動態采集儀分別連續采集裝配螺栓上的應變片的位移信號，位移動態采集儀采集位移信號后，將采集的位移信號實時傳遞至檢測計算機中，檢測計算機根據采集的位移信號換算并顯示裝配螺栓受到的拉伸應力；

5）、在進行步驟4）的過程中，持續記錄液壓站向加載液壓缸加載的油壓數值；

6）、在進行步驟3）對上法蘭和下法蘭進行抗拉伸實驗的過程中，終止抗拉伸實驗時（停止并降低液壓站油壓），記錄終止抗拉伸實驗時加載的油壓數值，通過以下公式換算得到上法蘭和下法蘭的極限拉伸力：

F=P×A????????????式1

式中，F為法蘭的上法蘭和下法蘭的拉伸力，N；P為終止實驗時，記錄的加載油壓數值，Mpa；A為對應加載有液壓的液壓加載機構的頂板頂面面積之和，mm²；

7）、改變高壓泵站注入儲液沉孔內的水壓，重復步驟2）的階梯式注水過程，再依次重復步驟3）—步驟6），?獲得在對應水壓條件下的上法蘭和下法蘭極限拉伸力；