[发明专利]基于温压协同的机械复合管紧密度辅助测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于温压协同的机械复合管紧密度辅助测试系统及方法，系统包括夹持系统、压力控制系统、轴向形变测量系统、温度控制系统和应变检测系统。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明根据机械复合管在运状态下的内压、温差参数，通过轴向形变控制系统限制管道轴向变形，模拟约束状态，通过加压系统和升温系统模拟内压和运行温差对基管、内衬应变的影响，并通过应变检测系统实现管道在运行全周期的内衬和基管各向应变变化记录，为后续分析管道紧密度提供重要参数，实现了机械复合管全周期紧密度性能的测试模拟。

技术领域

本发明涉及一种基于温压协同的机械复合管紧密度辅助测试系统及方法。

背景技术

随着气田开发技术不断发展，高含硫化氢、氯离子等腐蚀性介质的区块日益增多，管道选材成为热点。在管材满足抗腐蚀性、抗HIC、抗SSC等性能后，管材的经济性是影响工程投资的关键。复合管通过碳钢材料作为基管(外管)，内衬或衬里采用抗腐蚀材料的形式，起到了同纯材管道相似的作用，且焊接技术达到要求。复合管分为冶金复合管和机械复合管，前者是通过基管与内覆钢管以冶金贴合的形式进行连接，后者是通过基管与衬里钢管以机械贴合的形式进行连接。前者造价较高，但具有良好的贴合性；后者具有经济优势，但存在运行中基管与衬里紧密度降低的可能。由此可见，运行中材料的紧密度问题是影响机械复合管质量的关键，模拟测试投运后机械复合管的贴合性能对管道安全运行具有较为重要的意义。

目前，针对机械复合管紧密度问题的研究较少，工厂测试仅对成型后的机械复合管开展无约束状态的紧密度测试分析。在长距离机械复合管运行中，管道将存在基于内压、温差等协同作用的应力环境，且在管土相互作用的情况下，管道可能发生虚拟锚固，这将进一步放大内压、温差等因素对管道紧密度的影响。然而，针对这一问题，目前鲜有测试模拟系统予以关注和分析，这将导致出厂后并投入使用的机械复合管，其在实际运行工况下的紧密度无法进行提前预测和分析，不利于对安装和运行指导，亦不利于进一步推进机械复合管稳定性保障技术的研究。

为此，有必要开展基于内压、热膨胀协同作用测试模拟系统研究，以在投运前先期模拟机械复合管在内压和温差协同作用下的全生命周期紧密度关键表征参数。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种基于温压协同的机械复合管紧密度辅助测试系统及方法，旨在进一步推动机械复合管应用技术发展，保障运行安全。本发明基于机械复合管在运过程的压力、温度特点以及埋设后“虚拟锚固”特性，借助应变测试系统开展室内压力-温度协同作用下的机械复合管紧密度参数检测，可直接有效获取投产、在运和停运状态下的内衬与基管应变参数，并推算内衬与基管紧密度性能，实现机械复合管投运后的紧密度先期预测，并为生产制造的原始紧密度性能控制提供反馈。

本发明所采用的技术方案是：一种基于温压协同的机械复合管紧密度辅助测试系统，包括夹持系统、压力控制系统、轴向形变测量系统、温度控制系统和应变检测系统，其中：

所述夹持系统包括分别位于管道两端的第一固定支台和第二固定支台，所述第一固定支台依次与液压系统、推力杆和第一封堵头连接，所述第二固定支台与第二封堵头连接；

所述压力控制系统包括预埋于第一封堵头内的压力控制管道，以及安装在压力控制管道引出管上的压力变送器；

所述轴向形变测量系统包括安装于管道外表面的轴向应变片和设置在管道外侧的激光定位点；

所述温度控制系统包括设置在管道外部的水浴控温槽；

所述应变检测系统包括安装于管道基管外侧和内衬里侧的应变花，安装在基管外侧的应变花与数据采集系统连接，安装在内衬里侧的应变花通过电-信转换密封块和预埋线缆与数据采集系统连接。

本发明还提供了一种基于温压协同的机械复合管紧密度辅助测试方法，包括如下步骤：