[发明专利]柔性管道拉弯耦合无损加载试验装置及其使用方法

说明书

本发明涉及柔性管道拉弯耦合无损加载试验装置及其使用方法，包括纵向作动器，其输出端朝上并经转换件一固装U型架；U型架两支臂上均安装滚动夹具，贯穿滚动夹具安装管件；管件两端部均套装接头，接头端部均延伸法兰端；两个法兰端均固装转换件二，转换件二转动连接支座；一端支座的端部固装于支撑面一，另一端支座的端部经方杆安装横向作动器，横向作动器向管件提供轴向的力；管件两端头经转换件二与支座铰接连接，又因方杆受限位座限制从而限制了管件的扭转变形，从而在横向作动器和纵向作动器的共同作用下，同时实现对管件本身拉力和稳定曲率的耦合加载，使得管件在不产生损坏或影响测试的同时发生自由弯曲，进而中部产生稳定的曲率。

技术领域

本发明涉及管道试验技术领域，尤其是一种柔性管道拉弯耦合无损加载试验装置及其使用方法。

背景技术

海洋柔性管道是连接水面浮体和水下井口之间、输送油气资源的重要“生命线”装备，是海洋工程领域具有代表性的柔性体装备，也是当前海工装备研究开发的热点之一。在柔性管道正常服役工况中，由于水深的影响及水上浮体的波浪运动，使得靠近浮体的柔性管道段同时受到较大的轴向拉伸力和弯曲载荷耦合作用，从而容易使得管道该区域率先发生强度或疲劳失效破坏。为此，工程界与学术界更多的采用原型试验方法，研究柔性管道在拉弯耦合加载作用下的力学特性，为其安全性设计和验证提供重要技术支撑。

现有技术中，国内外在柔性管道拉弯耦合加载试验技术方面主要有以下几类特点：

一是采用大型专用的试验框架模拟管道实际工况加载，弯曲通过框架端部摆头的摆动实现加载，但是该装置不能实现稳定曲率的加载，无法有效开展拉弯组合性能研究；

二是在轴向拉力情况下，通过在管道试件中间提供一个横向集中力实现管道弯曲，缺点与第一类相似，亦不能够产生管道上的稳定曲率，同时加载装置与内部结构响应测量传感器发生严重干涉、对管道外部聚合物护套层损害严重；

三是在轴向拉力情况下，通过接触特定曲率圆弧板实现稳定曲率加载，但缺点是加载装置与管道测量区域严重干涉、对管道外部聚合物护套层产生磨损伤害，同时圆弧板不能随意改变曲率。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的柔性管道拉弯耦合无损加载试验装置及其使用方法，从而在保证管件本身完好的同时实现拉力和稳定曲率的耦合加载，并且加载装置不影响管件上传感器的布置，大大促进了管件试验，保障了试验效果。

本发明所采用的技术方案如下：

一种柔性管道拉弯耦合无损加载试验装置，包括纵向作动器，纵向作动器输出端朝上且该端部经转换件一固装有U型架；所述U型架朝上的两个支臂上均安装有滚动夹具，同时贯穿滚动夹具安装有管件，位于滚动夹具外部的管件两端部均套装有接头，接头端部均延伸有法兰端；两个法兰端均固装有转换件二，转换件二转动连接有支座；一端支座的端部固装于支撑面一，另一端支座的端部经方杆安装有横向作动器，所述横向作动器向管件提供轴向的力。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述方杆嵌装于限位座内，方杆的轴线与管件的轴线位于同一直线上。

所述限位座的结构为：包括支撑座，支撑座上安装有截面为U型结构的限位件；所述方杆配装于限位件内，方杆的截面尺寸与限位件的内尺寸匹配，限位件的长度短于方杆的长度。

所述滚动夹具的结构为：包括上下间隔设置的上夹头和下夹头，上夹头两端和下夹头两端分别共同安装有螺杆，位于两端螺杆之间的上夹头和下夹头的相对面上均安装有滚轮，所述滚轮均与管件的外圆周面贴合；所述下夹头与U型架顶端固装。

所述上夹头和下夹头的相对面设置成相对的V型结构，该V型结构的两个倾斜面与管件外圆周面的贴合处均转动安装有滚轮。

所述横向作动器安装于相同的支撑面一上，所述纵向作动器安装于支撑面二上。