[发明专利]拉弯耦合腐蚀疲劳试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种腐蚀疲劳试验装置，利用该装置可实现轴向拉伸载荷及旋转纯弯曲载荷耦合，进而模拟实际海洋立管在顶张力下发生弯曲腐蚀疲劳的破坏过程。

背景技术

管道在深海油气运输中扮演重要的角色，在波流作用下，立管往往会发生涡激振动，涡激振动使得立管往复弯曲，实际深海立管由于顶部张紧器的存在轴向都会存在一个拉伸载荷，加上海水的腐蚀作用，立管的腐蚀疲劳失效是极其复杂的，因此为了探究这种复杂加载条件下立管的腐蚀疲劳可靠性，有必要研制出一套能模拟立管实际受力的腐蚀疲劳试验装置。

目前用于对试件进行疲劳试验的装置很多，但腐蚀疲劳试验装置还较少，腐蚀疲劳试验机主要采用液压油缸驱动，如申请号为CN201220167449.3的“钛合金应力腐蚀疲劳试验机”。这种设备昂贵，试验费用也很高，其他腐蚀疲劳试验机主要有申请号为CN201110124491.7，CN201120153816.X，CN201110124491.7的

“往复弯曲腐蚀疲劳试验机”也有一定的局限性，以上这些设备的不足之处主要有：

1.设备结构复杂，造价高昂。

2.液压腐蚀疲劳试验机在没有特殊辅助结构时一般只能施加轴向拉压载荷，其他腐蚀疲劳试验机往往只能实现单一加载(如往复弯曲加载，或拉压加载)，无法同时施加多种载荷，实现联合加载。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种结构简单，使用方便，可用于模拟实际海洋立管拉弯载荷耦合条件下的腐蚀疲劳试验机，本发明的技术方案如下：

一种拉弯耦合腐蚀疲劳试验机包括：用于测试处于腐蚀环境中的试件23的腐蚀疲劳特性，包括两个分别设置有固定支座29的立柱9、试件23分别通过两个支撑轴承28置于固定支座29上，其特征在于：

在第一个立柱9上固定有支撑滑轮1的斜撑4，轴向拉伸载荷通过滑轮1的吊绳2传递到连接杆33上，连接杆33与圆锥滚子轴承32内轮毂紧密配合，拉伸载荷通过圆锥滚子轴承32传递到拉伸载荷连接头31上，拉伸载荷连接头31与试件23的一端固定连接；

试件23的另一端与固定连接有轴力平衡圆盘19的旋转连接头18固定连接，轴力平衡圆盘19的内侧均布设置有万向轮20，万向轮20和位于第二个立柱9上的固定支座29之间设置有承压柱体21，轴力平衡圆盘19和万向轮20的作用主要是通过承压圆柱21将砝码3引起的轴向拉力传递到两个立柱9上，在实现水平方向的受力平衡同时保证试件23能围绕中心轴线旋转；在旋转连接头18的端部固定连接有从动轮16，电机12通过转轴13带动主动轮15，主动轮15驱动从动轮16；并设置有用于记录加载的循环数的转数记录仪17；

试件23各通过一个加载轴承26与一个加载板27相连，侧向载荷通过Y型拉杆5对称施加在两个加载板27上，使试件23中部保持纯弯曲的受力状态；支撑轴承28和加载轴承26允许试件围绕试件所在的中心轴发生旋转；从而能够实现旋转弯曲加载。

作为优选实施方式，在试件23中部试验段位置设置有一个可开合的腐蚀槽24，腐蚀槽24的两端与试件23通过橡胶垫圈25密封连接。砝码7的重力载荷作为所述的侧向载荷通过Y型拉杆5对称施加在加载板27上，使试件23中部保持纯弯曲的受力状态，Y型拉杆5下部设置有竖向导槽6，竖向导槽6通过横撑8分别与位于两侧的立柱9紧固连接。

本发明可用于模拟实际海洋管道拉弯载荷耦合条件下的腐蚀疲劳，具有以下优点：

(1)精度较高，设备简易，原理简单，制作成本低，适用于实验室试验；

(2)本装置可对管件进行拉弯耦合下的腐蚀疲劳试验，更接近工程实际，操作方便，效率高。

(3)通过电机调整转速可改变载荷频率，通过改变砝码3和7的重量可改变旋转弯曲应力幅和应力比，相比液压加载试验机成本低得多，从而有利于对疲劳因素进行全面的探究。

(4)本装置左侧的拉伸载荷传递结构以及右侧的轴向载荷平衡结构可作为一种新的结构设计形式应用于工程设计。

附图说明：

图1整体布置图