CN103207110A - 钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置，属于石油领域。所述调整装置包括基础支撑、承力梁、固定侧力臂、移动侧力臂、油缸、法兰、滚动支撑及调整节，基础支撑固定在地面，承力梁安装在所述基础支撑上，承力梁的一端与固定侧力臂铰接，另一端与移动侧力臂连接，固定侧力臂及移动侧力臂的前端及中部各自设有两个滚动支撑，油缸与移动侧力臂固定连接，调整节至少为一个并且安装在承力梁上，法兰为两个分别设置在固定侧力臂及移动侧力臂中。本发明实施例具有操作方便、安全可靠、适用于不同长度试验管的安装的优点，适用于不同直径、壁厚的高压、高钢级油气输送管的弯曲加载试验。

Description

钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置

技术领域

本发明涉及石油领域，特别涉及一种钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置，该调整装置用于模拟高压、大口径、大壁厚、高钢级油气输送管承受实际服役载荷状态，以测量、评估其抗屈曲变形能力及应变强化能力。

背景技术

在钢管弯曲变形试验中，试验管直径、壁厚变化范围比较大，为了使试验结果具有可比性，则要求具体实验时，能够根据试验管的直径、壁厚，选用不同长度的试验管进行试验。相应的，试验管的机械加载系统，也应具不同长度试验管的安装调整装置，以满足相应的试验要求。

目前国内尚无钢管弯曲变形试验系统，对试验管进行机械加载的方式总体比较简单，对不同直径及长度的天然气输送试验管进行弯曲变形试验时，弯曲载荷的施加方式也有一定的难度，不能满足不同长度试验管的试验及对比工作要求。

可见，不同长度试验管的机械加载调整不便，给钢管的整体变形性能检验及研究工作带来许多困难。

发明内容

为了克服上述现有技术不能满足不同长度试验管的试验的缺陷，本发明实施例提供了一种钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置。所述技术方案如下：

一种钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置，所述调整装置包括基础支撑、承力梁、固定侧力臂、移动侧力臂、油缸、法兰、滚动支撑及调整节，

所述基础支撑固定在地面，用于支撑；

所述承力梁安装在所述基础支撑上，用以接收和传递所述油缸的加载力，所述承力梁的一端与所述固定侧力臂铰接，所述承力梁的另一端与所述移动侧力臂连接；

所述固定侧力臂及所述移动侧力臂的前端各自设有两个所述滚动支撑，所述固定侧力臂及所述移动侧力臂的中部各自设有两个所述滚动支撑，所述滚动支撑用以带动所述固定侧力臂及所述移动侧力臂移动；

所述油缸的活塞杆与连接在所述承力梁上的所述移动侧力臂固定连接，通过所述活塞杆的伸缩，实现所述移动侧力臂在所述承力梁上的水平移动，进而实现所述移动侧力臂水平移动和摆动，以及实现所述固定侧力臂相对铰接点的摆动；

所述调整节至少为一个，并且安装在所述承力梁靠近所述固定测力臂的那端，通过改变所述调整节的使用数量，以适应试验管的不同长度的调节；

所述法兰为两个，分别设置在所述固定侧力臂及所述移动侧力臂中的远离所述承力梁的那端，所述法兰用于连接试验管。

具体地，作为优选，所述滚动支撑包括支撑件、中心固定轴、推力轴承、上球轴承、下球轴承、滚轮架、轴及滚轮，

所述支撑件连接的中心设置着所述中心固定轴，所述中心固定轴上依次设置着所述推力轴承、所述上球轴承、所述下球轴承及所述滚轮架，所述上球轴承和所述下球轴承之间设有滚珠，所述下球轴承安装在轴承座上，所述滚轮架中设置有所述轴，所述轴上安装着所述滚轮。

具体地，作为优选，所述承力梁由上下布置的两个H形梁组成。

具体地，作为优选，所述基础支撑包括设置在所述承力梁两端的H形梁，及分散设置在所述承力梁中部的多个H形梁。

进一步地，所述调整装置还包括至少两个过渡环，所述至少两个过渡环分别设置在两个所述法兰的端部。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：相比现有技术，本发明实施例提供一种操作方便、安全可靠、适用于不同长度试验管的安装调整装置，该调整装置适用于不同直径、壁厚的高压、高钢级油气输送管的弯曲加载试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置的俯视图；

图2是本发明实施例所述调整装置的立体图；

图3是本发明实施例所述承载梁与所述固定侧力臂连接处的立体图；

图4是本发明实施例所述移动侧力臂与所述油缸连接处的立体图；

图5是本发明实施例所述滚动支撑的立体图；

图6是是本发明实施例所述滚动支撑的剖视图。

100移动侧力臂，

200法兰，

300过渡环，

400试验管，

500固定侧力臂，

600调整节，

700承力梁，

800基础支撑，

900油缸，

1000滚动支撑，10推力轴承，11上球轴承，12下球轴承，13滚轮架，14滚轮，15支撑件，16轴承座，17轴，18中心固定轴，19滚珠。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1及图2所示，本发明实施例所述一种钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置，包括基础支撑800、承力梁700、固定侧力臂500、移动侧力臂100、油缸900、法兰200、滚动支撑1000及调整节600，

所述基础支撑800固定在地面，用于支撑；

所述承力梁700安装在所述基础支撑800上，用以接收和传递所述油缸900的加载力，所述承力梁700的一端与所述固定侧力臂500铰接，所述承力梁700的另一端与所述移动侧力臂100连接；

所述固定侧力臂500及所述移动侧力臂100的前端各自设有两个所述滚动支撑1000，所述固定侧力臂500及所述移动侧力臂100的中部各自设有两个所述滚动支撑1000，所述滚动支撑1000用以带动所述固定侧力臂500及所述移动侧力臂100移动；

所述油缸900的活塞杆与连接在所述承力梁700上的所述移动侧力臂100固定连接，通过所述活塞杆的伸缩，实现所述移动侧力臂100在所述承力梁700上的水平移动，进而实现所述移动侧力臂100水平移动和摆动，以及实现所述固定侧力臂500相对铰接点的摆动；

所述调整节600至少为一个，并且安装在所述承力梁700靠近所述固定测力臂的那端，通过改变所述调整节600的使用数量，以适应试验管400的不同长度的调节；

所述法兰200为两个，分别设置在所述固定侧力臂500及所述移动侧力臂100中的远离所述承力梁700的那端，所述法兰200用于连接试验管400。

由此可见，相比现有技术，本发明实施例提供一种操作方便、安全可靠、适用于不同长度试验管400的安装调整装置，该调整装置适用于不同直径、壁厚的高压、高钢级油气输送管的弯曲加载试验。

具体地，在钢管弯曲变形试验系统中，固定侧力臂500及移动侧力臂100的自重大，承受载荷大。如果选择固定侧力臂500及移动侧力臂100在地面上通过滑动运行，即固定侧力臂500及移动侧力臂100在加载移动时与地面之间是面接触，使得固定侧力臂500及移动侧力臂100与地面之间的摩擦力比较大，同时使加载油缸900的负荷大幅增加，加之试验管400直径和长度不同，造成试验过程中固定侧力臂500及移动侧力臂100的水平移动轨迹不规则，给钢管弯曲变形试验带来困难。因此，本实施例中选择固定侧力臂500及移动侧力臂100在地面上通过滚动运行，

具体地，作为优选，如图5及图6所示，所述滚动支撑1000包括支撑件15、中心固定轴18、推力轴承10、上球轴承11、下球轴承、滚轮架13、轴17及滚轮14，所述支撑件15连接的中心设置着所述中心固定轴18，所述中心固定轴18上依次设置着所述推力轴承10、所述上球轴承11、所述下球轴承12及所述滚轮架13，所述上球轴承11和所述下球轴承12之间设有滚珠19，所述下球轴承12安装在轴承座16上，所述滚轮架13中设置有所述轴17，所述轴17上安装着所述滚轮14。

如图5及图6所示，以设置在移动侧力臂100上的滚动支撑1000为例加以说明，本实施例中的支撑件15连接在移动侧力臂100上，滚轮架13支撑在下球轴承12之下，推力轴承10、上球轴承11、下球轴承12绕中心固定轴18旋转，使滚轮架13实现水平360°转动，滚轮架13可以跟随移动侧力臂100的移动方向自由调节方向，使滚轮12沿摩擦力最小方向移动。推力轴承10支撑在上球轴承11之上，传递着来自移动侧力臂100的垂直和水平推力。上球轴承11和下球轴承12之间由充分润滑的滚珠19支撑，从而提供了结构转动的低摩擦水平。轴17穿过滚轮14和滚轮架13，同时保证了结构与地面的水平相对运动的低摩擦力水平。

如图1及图2所示，所述滚动支撑1000在所述移动侧力臂100上形成了二自由度的支撑机构，确保了移动侧力臂100以最小的摩擦阻力实现水平移动和转动，解决了钢管弯曲变形试验系统移动侧力臂100和固定侧力臂500不规则水平移动的问题。如图2所示，在油缸900对试验管400加载的过程中，安装在固定侧力臂500及移动侧力臂100上的滚动支撑1000沿着基础面滚动，同时，移动侧力臂100通过安装在其上的轴承座沿着承力梁700的上下两个H型钢进行定向移动，这样可以限定油缸900的运动轨迹，同时可以保证不会对整个加载系统产生扭曲现象。

如图1及图2所示，移动侧力臂100和固定侧力臂500通过各自的四个滚动支撑1000支撑，使移动侧力臂100和固定侧力臂500的运动更平稳；移动侧力臂100和固定侧力臂500和支撑面的接触方式由以往的面接触方式变为线接触方式，接触面小，运动产生的摩擦力小；移动侧力臂100和固定侧力臂500的移动方式由以往的滑动移动方式变为滚动移动方式，运动产生的摩擦力小；移动侧力臂100和固定侧力臂500的线接触滚动摩擦阻力比过去的面接触滑动摩擦阻力大幅减小，运动更加灵活；移动侧力臂100中的二自由度水平移动支撑结构具有移动灵活、结构简单、制造方便、维护简单的优点。

具体地，如图2所示，调整节600与固定侧力臂500及承载量螺栓连接，同时整体安置于基础支撑800上，以避免试验中的结构内应力作用于地面。

具体地，作为优选，如图3所示，承力梁700主要承受变形过程中结构试验的压力，本实施例中，所述承力梁700由上下布置的两个H形梁组成，上下布置的两个H形梁采用了对接四梁结构，结构稳定，制造安装方便，并通过搭配两组具有类似承力结构的调整节600，来满足不同长度试验管400的长度变化要求，使试验管400的长度变化范围可在8m和12m之间变化。

具体地，作为优选，如图2所示，所述基础支撑800包括设置在所述承力梁700两端的H形梁，及分散设置在所述承力梁700中部的多个H形梁。

进一步地，由于试验管400与试验设备的连接采用了焊接方式，所以每次试验后都要使用机械手段去除上次试验焊接的热影响区，以避免热影响区材料的软化导致试验失败。如果试验管400与法兰200直接焊接，则数次试验后，法兰200就因为多次切割而无法继续使用。如图1及图2所示，所述调整装置还包括至少两个过渡环300，所述至少两个过渡环300分别设置在两个所述法兰200的端部。故此在使用过渡环300的情况下，可以切割过渡环300的热影响区，并且当多次试验消耗完一个过渡环300时，可以再次安装一组过渡环300，从而延长法兰200的使用寿命。

本发明属于钢管弯曲机械加载系统用的不同长度试验管400的调整装置，本实施例中，调整节600共有三个，长度1000mm，尺寸及形式相同。过渡环300则根据不同的试验管400直径、壁厚及长度而变化。试验时通过使用不同数量的调整节600和不同长度、直径及壁厚的过渡环300组合而达到对不同长度试验管400的试验要求。试验管400长度变化范围在6000～10000mm之间。

具体地，在试验钢管长度发生变化时，可以通过安装/拆卸调整节600来满足试验要求。例如，进行8m长试验管400试验时，拆除两组调整节600，进行10m长试验管400试验时，安装一组调整节600，进行12m长试验管400试验时，安装两组调整节600。不同长度试验管400的调整方法如下表1：

表1不同长度试验管的调整方法

故此，不同长度试验管的调整结构，可通过不同数量的调整节和不同长度的过渡环组合使用可进行不同长度试验管的试验，实现试验管长度可连续无级变化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钢管弯曲变形试验系统不同长度试验管的调整装置，其特征在于，所述调整装置包括基础支撑、承力梁、固定侧力臂、移动侧力臂、油缸、法兰、滚动支撑及调整节，

所述基础支撑固定在地面，用于支撑；

所述承力梁安装在所述基础支撑上，用以接收和传递所述油缸的加载力，所述承力梁的一端与所述固定侧力臂铰接，所述承力梁的另一端与所述移动侧力臂连接；

所述固定侧力臂及所述移动侧力臂的前端各自设有两个所述滚动支撑，所述固定侧力臂及所述移动侧力臂的中部各自设有两个所述滚动支撑，所述滚动支撑用以带动所述固定侧力臂及所述移动侧力臂移动；

所述油缸的活塞杆与连接在所述承力梁上的所述移动侧力臂固定连接，通过所述活塞杆的伸缩，实现所述移动侧力臂在所述承力梁上的水平移动，进而实现所述移动侧力臂水平移动和摆动，以及实现所述固定侧力臂相对铰接点的摆动；

所述调整节至少为一个，并且安装在所述承力梁靠近所述固定测力臂的那端，通过改变所述调整节的使用数量，以适应试验管的不同长度的调节；

所述法兰为两个，分别设置在所述固定侧力臂及所述移动侧力臂中的远离所述承力梁的那端，所述法兰用于连接试验管。

2.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述滚动支撑包括支撑件、中心固定轴、推力轴承、上球轴承、下球轴承、滚轮架、轴及滚轮，

所述支撑件连接的中心设置着所述中心固定轴，所述中心固定轴上依次设置着所述推力轴承、所述上球轴承、所述下球轴承及所述滚轮架，所述上球轴承和所述下球轴承之间设有滚珠，所述下球轴承安装在轴承座上，所述滚轮架中设置有所述轴，所述轴上安装着所述滚轮。

3.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述承力梁由上下布置的两个H形梁组成。

4.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述基础支撑包括设置在所述承力梁两端的H形梁，及分散设置在所述承力梁中部的多个H形梁。

5.如权利要求1-4任一项权利要求所述的调整装置，其特征在于，所述调整装置还包括至少两个过渡环，所述至少两个过渡环分别设置在两个所述法兰的端部。

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