海底管道復(fù)雜載荷聯(lián)合加載屈曲試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深水海底管道復(fù)雜載荷聯(lián)合加載屈曲試驗(yàn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全尺寸海底管道施加軸拉，彎矩，扭矩載荷的聯(lián)合作用。
【背景技術(shù)】
[0002]能源安全和世界經(jīng)濟(jì)的核心競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越依賴于對(duì)海洋資源的利用的和開(kāi)發(fā)程度上。而我國(guó)海洋油氣勘探和開(kāi)發(fā)技術(shù)與世界先進(jìn)水平相比仍有較大差距，必須加快深海油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)革新，步入“深海時(shí)代”，海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略已經(jīng)逐漸上升至國(guó)家意志。
[0003]其中深海輸油管線的設(shè)計(jì)建造及相關(guān)技術(shù)是深海油氣資源開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。輸油管線的安全運(yùn)行是深海油氣資源得到有效利用的重要保障，然而海底管道在安裝過(guò)程和服役期間會(huì)承受來(lái)自環(huán)境、設(shè)備等多方面載荷的聯(lián)合作用，海底管道的壓潰會(huì)對(duì)輸油管線產(chǎn)生災(zāi)難性的破壞，所以建造深水海底管道復(fù)雜載荷聯(lián)合加載的屈曲試驗(yàn)裝置，可以對(duì)海底管道施加軸拉，彎矩，扭轉(zhuǎn)載荷的聯(lián)合作用，模擬海底管道在鋪設(shè)和服役期間的真實(shí)作業(yè)環(huán)境，為海底管道安裝作業(yè)時(shí)承受的載荷進(jìn)行校核，同時(shí)能夠?qū)β?lián)合載荷作用下深水管道的失效模式進(jìn)行探索。
[0004]現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外在深海壓力艙設(shè)計(jì)方面的存在的不足之處主要有:
[0005]1.國(guó)內(nèi)外深水壓力艙能夠模擬的外部載荷單一，主要是在水壓作用下的軸拉或彎矩對(duì)海底管道力學(xué)性能的影響，不能夠?qū)崿F(xiàn)全尺寸管道在多種載荷聯(lián)合作用下的局部穩(wěn)定性試驗(yàn)。
[0006]2.彎矩加載方式只能在施加水壓之前根據(jù)彎矩大小進(jìn)行管件的固定，將固定件放入壓力艙內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，不能在試驗(yàn)過(guò)程中改變彎矩值的大小。
[0007]3.扭矩載荷在鋪管作業(yè)和輸油管線中是必須考慮的重要因素，國(guó)內(nèi)外鮮有針對(duì)全尺寸管件的扭矩試驗(yàn)。
[0008]國(guó)內(nèi)已有試驗(yàn)裝置(如專利申請(qǐng)?zhí)?CN201110008538)，在國(guó)內(nèi)開(kāi)創(chuàng)性實(shí)現(xiàn)了全尺寸管道的試驗(yàn)，但也只是外在載荷的單一施加，并不能實(shí)現(xiàn)多種載荷的聯(lián)合作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上述不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海底管道施加軸拉，彎矩，扭轉(zhuǎn)載荷的聯(lián)合作用的試驗(yàn)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]—種海底管道復(fù)雜載荷聯(lián)合加載屈曲試驗(yàn)裝置，用于對(duì)試驗(yàn)管件(12)進(jìn)行試驗(yàn)，包括主艙體(5)，用于對(duì)試驗(yàn)管件(12)施加彎矩的側(cè)向液壓桿裝置d，其特征在于，所述的試驗(yàn)裝置還包括前端法蘭(13)、兩套在螺紋上相互匹配的后端法蘭(11)和帶螺紋的圓環(huán)柱體(9)，在主艙體(5)的前端向內(nèi)凸出部位設(shè)有與前端法蘭(13)相匹配的螺紋，第一套后端法蘭(11)和帶螺紋的圓環(huán)柱體(9)，螺紋和螺距與前端法蘭的螺距相同，稱之為類型I，第二套后端法蘭(11)和帶螺紋的圓環(huán)柱體(9)，螺距與前端法蘭的螺距不同，螺距的差值根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定，稱之為類型II。
[0011]作為優(yōu)選實(shí)施方式，在前端法蘭(13)和后端法蘭(11)上設(shè)置限位孔(19)來(lái)放置限位銷，在艙體相應(yīng)位置設(shè)置限位孔(20)來(lái)放置限位銷，當(dāng)扭矩達(dá)到設(shè)計(jì)大小時(shí)，利用限位銷來(lái)固定前端法蘭(13)和后端法蘭(11)的位置。帶螺紋的圓環(huán)柱體的螺距是后端法蘭的螺距的兩倍。
[0012]本發(fā)明針對(duì)全尺寸海底管道，提供了上述深水海底管道復(fù)雜載荷聯(lián)合加載屈曲試驗(yàn)裝置，與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013](1)本發(fā)明的深水海底管道復(fù)雜載荷聯(lián)合加載屈曲試驗(yàn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全尺寸海底管道在其鋪設(shè)和服役期間真實(shí)作業(yè)環(huán)境的模擬，試驗(yàn)結(jié)果更加接近實(shí)際工況，為工程實(shí)際實(shí)現(xiàn)有效的試驗(yàn)積累。
[0014](2)本發(fā)明考慮到了扭矩載荷對(duì)海底管道失效模式的影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)深水管道更加全面的受力分析，為解決工程實(shí)際提供了更加全面的分析視角，為失效模式探索提供了更多的解答途徑。
[0015](3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)全尺寸海底管道施加軸拉，彎矩，扭轉(zhuǎn)載荷的聯(lián)合作用模式，其中彎矩載荷的施加依靠側(cè)向開(kāi)孔的油壓機(jī)推動(dòng)桿件進(jìn)行，可以在試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康谋憬蒽`活的選擇彎矩大小，模擬海底管道在鋪設(shè)和服役期間的真實(shí)作業(yè)環(huán)境，為海底管道安裝作業(yè)承受的載荷進(jìn)行校核，同時(shí)能夠?qū)β?lián)合載荷作用下深水管道的失效模式進(jìn)行探索。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1整體布置圖
[0017]圖2側(cè)向液壓裝置放大示意圖
[0018]圖3前后端法蘭裝配過(guò)程示意圖
[0019]圖4管道前端法蘭
[0020]圖5管道后端法蘭I
[0021]圖6管道后端法蘭II
[0022]圖7后?而帶螺紋圓環(huán)I
[0023]圖8后端帶螺紋圓環(huán)II
[0024]圖9法蘭與艙體限位銷示意圖
[0025]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1一螺母；2—雙頭螺柱；3—球面墊圈；4一前端艙蓋；5—主艙體；
[0026]6一螺紋；7—流水孔；8—后端艙蓋；9一帶螺紋的圓環(huán)柱體；10—小車；11 一后端法蘭；
[0027]12一試驗(yàn)管件；13—前端法蘭；14一前端法蘭處螺紋；7—流水孔；15—主艙體前端螺紋；
[0028]16一后端法蘭處螺紋；17—圓環(huán)柱體內(nèi)螺紋；18—流水孔；19一法蘭上的限位孔；
[0029]20—艙體上的限位孔；
[0030]a—安全閥山一排氣口 ；c—排水口 ；(1一液壓桿；e—壓力傳感器口 ；f一測(cè)試線路開(kāi)孔；g—注水口 ；h—加壓孔；
[0031]dl —液壓桿；d2—活塞；d3—注油口 ；d4—液壓缸；
[0032]注:d為主艙體側(cè)向開(kāi)孔的液壓桿裝置，為圖示清楚標(biāo)注在圖1下方，其實(shí)際位置為主艙體側(cè)面。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述:
[0034]如圖1所示，深水海底管道復(fù)雜載荷聯(lián)合加載屈曲試驗(yàn)裝置主要包括:雙頭螺柱2，艙體前端艙蓋4，主艙體5，后端艙蓋8，帶螺紋圓環(huán)柱體9，后端法蘭11，試驗(yàn)管件12，前端法蘭13，安全閥a，排水口 b，加壓孔h，注水口 g，測(cè)試線路開(kāi)孔f，側(cè)向液壓桿裝置d等。艙體前端艙蓋4和后端艙蓋8采用螺栓2與主艙體5連接密封，主要有16個(gè)螺栓構(gòu)成，前后端艙蓋構(gòu)造基本相同，均采用緊箍于端蓋內(nèi)側(cè)的鋁制密封圈進(jìn)行防水密封，后端艙蓋包括了加壓口 h和注水口 g