[发明专利]一种深水顶张式立管的顶张力及有效张力试验方法

权利要求书

1.一种深水顶张式立管的顶张力及有效张力试验方法，其特征在于：该方法将模型管线的下端固定在内压水箱上，将模型管线的上端连接弹簧拉力计，在模型管线外部设有外压水筒，在模型管线不同位置上设置若干应变计，并设置用于测量管线内压的压力表；

然后进行如下试验：

首先，向模型管线内充水，保持系统内的水正常流动，使压力表和应变计的读数为零；然后，通过张紧弹簧拉力计对模型管线施加顶张力，使应变计的最小应变值达到200～1000个微应变，记录弹簧拉力计和应变计的读数；

进行顶张力试验，使模型管线内的水停止流动，并保持模型管线内的水量与正常流动时相等，保持压力表读数为零，记录弹簧拉力计和应变计的读数；对弹簧拉力计和应变计的测试数据进行分析，对比系统内水正常流动和不流动两种状态条件下模型管线的顶张力和管壁张力；如果多次试验结果表明两种状态的顶张力和管壁张力相等，则验证了管内流体的重量对顶张力没有影响，因此，顶张力计算时不应计算管内流体的重量；如果两种状态的顶张力和管壁张力不相等，应对两种状态的顶张力和管壁张力差值进行分析，如果该差值与管内流体重量引起的顶张力和管壁张力的增量吻合，则顶张力计算时应计算管内流体的重量，否则，应将该差值视为试验误差。

2.如权利要求1所述的深水顶张式立管的顶张力及有效张力试验方法，其特征在于：还包括内压作用的有效张力试验，内容如下：

增加模型管线的管内流体压力，使管内流体压力达到模型管线的标称压力，记录弹簧拉力计、压力表和应变计的读数；将压力表和应变计的测试数据代入有效张力计算公式，计算出应变计所在截面的有效张力，然后根据模型管线的轴向平衡条件，分析应变计所在截面的有效张力与弹簧拉力计代表的顶张力的平衡问题，如果各截面的有效张力与顶张力满足平衡条件，则无外压条件满足有效张力计算公式；否则，有效张力的计算公式是不正确的；有效张力计算公式如下：

T_e＝T_w-p_iA_i+p₀A₀

式中：T_w为立管管壁张力；

p_i，p₀分别为立管的内、外流体的压力，其中p_i不包括静水头压力；

A_i，A₀分别为立管的内、外壁横截面积。

3.如权利要求2所述的深水顶张式立管的顶张力及有效张力试验方法，其特征在于：还包括内外压作用的有效张力试验，内容如下：

保持所述的内压作用的有效张力试验的试验状态，将外压水筒充满水，记录弹簧拉力计、压力表和应变计的读数，将压力表和应变计的测试数据代入有效张力计算公式，计算出应变计所在截面的有效张力，得到内外压作用的有效张力计算结果，并根据平衡条件确定有效张力计算公式的正确与否。

4.如权利要求3所述的深水顶张式立管的顶张力及有效张力试验方法，其中，还包括外压作用的有效张力试验，内容如下：

保持所述的内外压作用的有效张力试验的试验状态，使模型管线的管内流体压力降至零，记录弹簧拉力计和应变计的读数，将压力表和应变计的测试数据代入有效张力计算公式，计算出应变计所在截面的有效张力，得到外压作用的有效张力计算结果，并根据平衡条件确定有效张力计算公式的正确与否。