一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置的製作方法

2023-04-29 20:46:06

本實用新型涉及一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置。

背景技術：

我國海洋油氣資源儲量豐富，而且近年來海洋資源的開發不斷從淺海走向深海。其中全海式開發模式由於其自身優勢廣泛的應用於深遠海油氣資源開發中。漂浮管作為短距離傳輸裝備連接於船體和平臺或者連接船體與船體之間，特別地，其為浮式儲油輪(FPSO)上原油外輸的唯一通道，這使漂浮管成為開採過程中不可或缺的關鍵裝備之一。現階段的常用漂浮管道產品具有多層、螺旋纏繞、硫化粘結、金屬與非金屬複合等結構特點。在設計漂浮管道時，為了抵抗管道自重，內部介質壓力和海洋風浪流所帶來的環境荷載，應使其滿足海洋條件下的浮性與柔順性，同時能承受內部流體內壓。漂浮管道在安裝或者在位工況下，通常會受到非常大的拉伸荷載。特別地，漂浮管道的鋪設過程中多段管道往往藉助接頭法蘭相互連接，所以對接頭法蘭的抗拉性能要求較高，從而保證安裝順利進行。一般在接頭法蘭上均有安裝吊耳，而吊耳一般焊接在接頭法蘭上，如果強度不夠，很容易發生強度失效而引發安裝事故。特別是大口徑的管道，考慮安全係數的情況下，有時對吊耳的抗拉力要求高達100噸N，但是吊耳焊接點強度根據實際加工工藝情況不同，很難數值準確模擬，需要通過試驗方法來對漂浮管接頭法蘭吊耳進行拉伸強度模擬測試，從而通過實驗結果的數據來確定其連接性能。傳統的拉伸試驗裝置，對固定的地基要求非常高，同時應用大量程作動器提供動力源，在做高強度實驗時，如果試樣件因強度不夠而發生瞬間斷裂，會對作動器造成損傷。因而，傳統實驗造價非常昂貴，且對試驗場地的地基要求也極高；基於以上兩個問題，有必要設計一套結構性能高並且經濟適用的吊耳強度測試實驗裝置。

技術實現要素：

根據上述提出的技術問題，而提供一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置。本實用新型採用的技術手段如下：

一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置，包括框架基座，轉換固定框架，液壓千斤頂，力傳感器和豎直設置的連接件支架；

所述框架基座呈梯形體狀，包括水平頂板和水平底板，所述框架基座的斜面具有開口，所述開口對應的所述水平底板上放置有所述液壓千斤頂，即所述液壓千斤頂只是放置在所述水平底板上，不與所述水平底板固定連接，故所述一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置為自適應裝置，故在所述力傳感器與所述液壓千斤頂之間只有軸向壓力，沒有額外的彎矩，同時保證了所述液壓千斤頂可從所述開口伸出；

所述轉換固定框架包括與所述水平頂板連接的水平固定板和靠近所述開口一側且垂直於所述水平固定板的連接板，所述連接板上設有多個連接接頭法蘭的法蘭面的螺栓孔；

所述連接件支架呈板狀且平行於所述連接板，其上設有接頭法蘭穿過的連接孔，所述連接孔的上端孔壁設有兩個互相平行的連接吊耳，所述連接孔的下端位於所述接頭法蘭的下端以下，所述連接件支架的下端設有與所述液壓千斤頂輸出端連接的支架法蘭；

所述液壓千斤頂的軸線所在直線垂直於兩個所述連接吊耳的鉸接孔中心的連線，且經過所述連線的中點，所述液壓千斤頂的軸線所在直線與所述連線位於同一平面內，所述平面垂直於所述連接件支架厚度方向並將所述連接件支架均分，上述設置保證了所述液壓千斤頂施加的力沿直線傳遞至接頭法蘭的吊耳的軸線的中點上；

所述支架法蘭與所述液壓千斤頂輸出端之間設有所述力傳感器。

所述水平頂板與所述水平底板之間設有肋板Ⅰ。

所述支架法蘭與所述連接件支架之間設有肋板Ⅱ。

所述水平固定板與所述連接板之間設有肋板Ⅲ。

所述連接孔為矩形孔。

所述一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置與接頭法蘭通過以下方式連接：調整接頭法蘭的法蘭面的位置，使得接頭法蘭的吊耳位於兩個所述連接吊耳之間，保證接頭法蘭的吊耳的軸線的中點與所述連線的中點重合，並通過銷軸連接，接頭法蘭的法蘭面通過螺栓與所述連接板上的所述螺栓孔把合。

由於所述連接孔的下端位於所述接頭法蘭的下端以下，保證了在加載過程中所述連接孔的下端與所述接頭法蘭非接觸。

本實用新型具有以下優點：

1)本實用新型能夠實現大噸位漂浮管接頭法蘭的吊耳抗拉強度測試，且適用於各種尺寸的漂浮管接頭的吊耳測試，可以根據接頭口徑的大小進行相應尺寸變化，提高了拉伸測試的靈活性；

2)本實用新型是一種自適應加載裝置，所有受力都是在實驗測試裝置內部零件間的傳遞，把對地面的剪切力轉化為裝置本身金屬框架的載荷，克服了傳統的超高強度拉伸試驗中，地基固定剪切強度不夠的問題，有效降低對地基的要求；

3)本實用新型解決了超高強度拉伸的端部固定問題，把拉力轉化為推力，進而應用液壓千斤頂作為動力系統源，代替了大噸位作動器，防止實驗過程中接頭法蘭的吊耳承受極限載荷突然斷裂對加載作動器的損害，有效地降低了試驗成本；

4)本實用新型對結構經過精準的計算校核和優化設計，在保證整體剛度和強度的前提下有效地減少整體結構重量，較經濟；

5)本實用新型在加載過程中，固定接頭法蘭的吊耳的連接件可以根據預加最大拉力荷載進行尺寸調整，可以適用於不同加載力情況。

基於上述理由本實用新型可在海洋工程漂浮管道實驗測試等領域廣泛推廣。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型的具體實施方式中一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置與接頭法蘭的裝配空間結構示意圖。

圖2是本實用新型的具體實施方式中一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置與接頭法蘭的裝配示意圖。

圖3是本實用新型的具體實施方式中框架基座的空間結構示意圖。

圖4是本實用新型的具體實施方式中轉換固定框架的空間結構示意圖。

具體實施方式

如圖1-圖4所示，一種海洋工程漂浮管道接頭吊耳高強度徑向拉伸實驗測試裝置，包括框架基座1，轉換固定框架2，液壓千斤頂3，力傳感器和豎直設置的連接件支架4；

所述框架基座1呈梯形體狀，包括水平頂板11和水平底板12，所述框架基座1的斜面具有開口13，所述開口對應的所述水平底板12上放置有所述液壓千斤頂3；

所述轉換固定框架2包括與所述水平頂板11連接的水平固定板21和靠近所述開口13一側且垂直於所述水平固定板21的連接板22，所述連接板22上設有多個連接接頭法蘭5的法蘭面51的螺栓孔23；

所述連接件支架4呈板狀且平行於所述連接板22，其上設有接頭法蘭5穿過的連接孔41，所述連接孔41的上端孔壁設有兩個互相平行的連接吊耳42，所述連接孔41的下端位於所述接頭法蘭5的下端以下，所述連接件支架4的下端設有與所述液壓千斤頂3輸出端連接的支架法蘭43；

所述液壓千斤頂3的軸線所在直線垂直於兩個所述連接吊耳42的鉸接孔中心的連線，且經過所述連線的中點，所述液壓千斤頂3的軸線所在直線與所述連線位於同一平面44內，所述平面44垂直於所述連接件支架4厚度方向並將所述連接件支架4均分；

所述支架法蘭43與所述液壓千斤頂3輸出端之間設有所述力傳感器。

所述水平頂板11與所述水平底板12之間設有肋板Ⅰ14。

所述支架法蘭43與所述連接件支架4之間設有肋板Ⅱ45。

所述水平固定板21與所述連接板22之間設有肋板Ⅲ24。

所述連接孔41為矩形孔。

所述框架基座1通過螺栓固定連接在地基上，所述轉換固定框架2通過螺栓與所述框架基座1連接；

調整接頭法蘭5的法蘭面51的位置，使得接頭法蘭5的吊耳52位於兩個所述連接吊耳42之間，保證接頭法蘭5的吊耳52的軸線的中點與所述連線的中點重合，並通過銷軸6連接，接頭法蘭5的法蘭面51通過螺栓與所述連接板22上的所述螺栓孔23把合。

所述支架法蘭43下方固定所述力傳感器後連接所述液壓千斤頂3，保證所述液壓千斤頂3施加的力沿直線傳遞至接頭法蘭5的吊耳52的軸線的中點上，保證所述液壓千斤頂3可以穩定加載；

將所述力傳感器另一端與採集系統相連，實現荷載數據的實時傳輸；

緩慢調節所述液壓千斤頂3的高度，並且實時檢測所述力傳感器的示數，分析採集的力隨時間變化的曲線，使其示數稍微大於所述連接件支架4的重量，從而保證接頭法蘭5的吊耳52在加載力之前呈現輕微受力狀態，同時保證裝置良好固定。至此完成對整個測試系統進行初步的調試，待達到測試要求後，可進行測試；

進行測試並對接頭法蘭5的吊耳52的承載力進行分析，給出合理的測試結果並最終形成完整實驗報告。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。