CN105403389B - 一种管道局部弯曲承压性能测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压力舱测试技术领域，尤其涉及管道局部弯曲承压性能测试方法包括：根据管道的尺寸，确定出深水铺设过程中管道弯曲变形的等效弯矩所需要的局部缺陷，局部缺陷为一矩形槽；根据局部缺陷，对管道试件进行缺陷加工；将管道试件放入深水压力舱中进行承压实验，通过模拟管道在深水铺设过程中受到的静水压力和弯曲载荷的联合作用，采集管道试件的应变数据，承压实验中在管道试件上矩形槽所在的一侧产生朝向管道试件内部的弯矩；根据应变数据，获得管道的承压强度数据。本发明通过在管道试件上设置局部缺陷的方式模拟管道在弯曲状态下所承受的弯矩作用，利用弯矩等效的方式解决了压力舱空间有限的问题，实现了对管道弯曲状态下承压性能的测试。

Description

一种管道局部弯曲承压性能测试方法
技术领域
本发明涉及压力舱测试技术领域，尤其涉及一种管道局部弯曲承压性能测试方法。
背景技术
深水管道铺设时由于垂弯段受到弯矩、静水压力和拉力的联合作用，弯矩和静水压力为控制载荷，在其作用下管道易发生破坏。通过压力舱进行实物试验，可以检验海洋管道铺设的安全性。
在现有技术中，压力舱检验大管径的厚壁管在弯矩和静水压力联合作用下的承压性能存在较大的困难，具体为，难以对管道施加巨大弯矩，以及压力舱的尺寸决定了大管径的厚壁管试件尺寸不可能过长。
发明内容
鉴于上述问题，提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的管道局部弯曲承压性能测试方法。
本发明实施例提供了一种管道局部弯曲承压性能测试方法，所述方法包括：
根据所述管道的尺寸，确定出深水铺设过程中所述管道弯曲变形的等效弯矩所需要的局部缺陷，其中，所述局部缺陷为一矩形槽；
根据所述局部缺陷，对管道试件进行缺陷加工；
将所述管道试件放入深水压力舱中进行承压实验，通过模拟所述管道在所述深水铺设过程中受到的静水压力和弯曲载荷的联合作用，采集所述管道试件的应变数据，其中，所述承压实验中，在所述管道试件上所述矩形槽所在的一侧产生朝向所述管道试件内部的弯矩；
根据所述应变数据，获得所述管道的承压强度数据。
可选的，所述根据所述管道的尺寸，确定出深水铺设过程中所述管道弯曲变形的等效弯矩所需要的局部缺陷，具体包括：
根据所述管道的尺寸，确定深水铺设过程中弯曲变形对所述管道的作用载荷；
利用有限元分析，获得所述作用载荷的等效弯矩所需要的局部缺陷。
可选的，所述将所述管道试件放入深水压力舱中进行承压实验，通过模拟所述管道在所述深水铺设过程中受到的静水压力和弯曲载荷的联合作用，采集所述管道试件的应变数据，具体包括：
在所述管道试件上的预设应变片位置处进行打磨和抛光；
在所述预设应变片位置处粘贴应变片；
对所述应变片所在区域进行防水处理；
将所述管道试件放入所述深水压力舱中，并向所述深水压力舱内注满淡水；
利用压力控制系统将所述深水压力舱进行加压至预设压力值；
在加压期间，采集所述应变片的应变数据。
可选的，所述在所述预设应变片位置处粘贴应变片，具体为：
在所述管道试件的中部轴向粘贴至少一组应变片，其中，一组应变片间隔预设角度环绕所述管道试件的圆周进行粘贴，以采集所述管道试件的轴向和周向的应变数据。
可选的，所述管道的尺寸包括管道长度和/或管道直径和/或管道壁厚。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明通过在管道试件上设置局部缺陷的方式模拟管道在弯曲状态下所承受的弯矩作用，并利用弯矩等效的方式解决了压力舱空间有限的问题，实现了对管道弯曲状态下承压性能的测试，本发明的测试过程易于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种管道局部弯曲承压性能测试方法的流程图；
图2为本发明实施例中管道试件的侧视图；
图3为本发明实施例中管道试件的俯视图；
图4为本发明实施例中预设应变片位置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种管道局部弯曲承压性能测试方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：根据所述管道的尺寸，确定出深水铺设过程中管道弯曲变形的等效弯矩所需要的局部缺陷，其中，所述局部缺陷为一矩形槽。
具体来讲，步骤101包括：
根据所述管道的尺寸，确定深水铺设过程中弯曲变形对管道的作用载荷；
利用有限元分析，获得所述作用载荷的等效弯矩所需要的局部缺陷。
在具体实施过程中，首先模拟缺陷的大小。其中，管道的尺寸包括管道长度和/或管道直径和/或管道壁厚。优选的，结合管道长度、管道直径和管道壁厚计算深水铺设过程中弯曲变形对管道的作用载荷的大小，接着，利用有限元分析方法计算出等效弯矩所需要的局部缺陷的大小，局部缺陷为一矩形槽。
在完成步骤101之后，本申请执行步骤102：根据所述局部缺陷，对管道试件进行缺陷加工。
在具体实施过程中，确定出局部缺陷后，利用机加工车床对管道试件进行缺陷加工，保证加工后在管道试件上得到的局部缺陷与确定出的局部缺陷的尺寸相同，优选的，局部缺陷加工在管道试件的中部，如图2和图3所示。
在完成步骤102之后，本申请执行步骤103：将所述管道试件放入深水压力舱中进行承压实验，通过模拟所述管道在所述深水铺设过程中受到的静水压力和弯曲载荷的联合作用，采集所述管道试件的应变数据，其中，所述承压实验中，在所述管道试件上所述矩形槽所在的一侧产生朝向所述管道试件内部的弯矩。
在本申请中，由于管道试件在所述管道试件上所述矩形槽所在的一侧产生朝向所述管道试件内部的弯矩，从而实现对无法通过三点和四点弯曲的机械手段来施加弯矩的管道结构进行弯矩的加载。
具体来讲，步骤103包括：
在所述管道试件上的预设应变片位置处进行打磨和抛光；
在所述预设应变片位置处粘贴应变片；
对所述应变片所在区域进行防水处理；
将所述管道试件放入深水压力舱中，并向所述深水压力舱内注满淡水；
利用压力控制系统对所述深水压力舱进行加压至预设压力值；
在加压期间，采集所述应变片的应变数据。
在具体实施过程中，在一种实施方式中，如图4所示，预先设置的应变片的粘贴位置为管道试件的中部，具体的，在管道试件的中部轴向粘贴至少一组应变片，一组应变片间隔预设角度环绕管道试件的圆周进行粘贴，以采集管道试件的轴向和周向的应变数据，例如，在管道试件的中部轴向粘贴3组应变片，每组应变片包括4个应变片，4个应变片环绕管道试件的圆周每间隔90度进行粘贴，同时，应变片的粘贴位置错开局部缺陷的位置。当然，根据实际的需要，还可以在需要获得应变数据的其他位置粘贴应变片。
在粘贴应变片之前，通过打磨和抛光保证管道试件表面清洁，粘贴完应变片，对应变片所在区域进行防水处理，并充分晒干，保证除外漏导线外，应变片的其他结构不与水接触。做好防水处理的管道试件放置到压力舱内部滑车上，并进行固定，避免其产生滚动和移位，接着，将应变片接头与穿过线缆接头的测试线缆进行连接，并同样做好防水处理，然后关闭压力舱盖，锁紧卡箍，保证舱盖与舱体的密封，向舱内注满淡水。最后，通过压力控制系统加压至指定压力，通过动态保压稳定20min，在整个加压期间，通过静态应变测试仪记录应变片的应变数值。试验结束后将压力舱水排出，打开压力舱盖，并将管道试件移出。
在完成步骤103之后，本申请执行步骤104：根据所述应变数据，获得所述管道的承压强度数据。
在具体实施过程中，对试验所测得的各应变片的应变数据进行统计分析，从而获得用于判断管道是否满足深水铺设过程承压强度要求的承压强度数据。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明通过在管道试件上设置局部缺陷的方式模拟管道在弯曲状态下所承受的弯矩作用，并利用弯矩等效的方式解决了压力舱空间有限的问题，实现了对管道弯曲状态下承压性能的测试，本发明的测试过程易于实现。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种管道局部弯曲承压性能测试方法，其特征在于，所述方法包括：
根据所述管道的尺寸，确定出深水铺设过程中所述管道弯曲变形的等效弯矩所需要的局部缺陷，其中，所述局部缺陷为一矩形槽；
根据所述局部缺陷，对管道试件进行缺陷加工；
将所述管道试件放入深水压力舱中进行承压实验，通过模拟所述管道在所述深水铺设过程中受到的静水压力和弯曲载荷的联合作用，采集所述管道试件的应变数据，其中，所述承压实验中，在所述管道试件上所述矩形槽所在的一侧产生朝向所述管道试件内部的弯矩；
根据所述应变数据，获得所述管道的承压强度数据。
2.如权利要求1所述的管道局部弯曲承压性能测试方法，其特征在于，所述根据所述管道的尺寸，确定出深水铺设过程中所述管道弯曲变形的等效弯矩所需要的局部缺陷，具体包括：
根据所述管道的尺寸，确定深水铺设过程中弯曲变形对所述管道的作用载荷；
利用有限元分析，获得所述作用载荷的等效弯矩所需要的局部缺陷。
3.如权利要求1所述的管道局部弯曲承压性能测试方法，其特征在于，所述将所述管道试件放入深水压力舱中进行承压实验，通过模拟所述管道在所述深水铺设过程中受到的静水压力和弯曲载荷的联合作用，采集所述管道试件的应变数据，具体包括：
在所述管道试件上的预设应变片位置处进行打磨和抛光；
在所述预设应变片位置处粘贴应变片；
对所述应变片所在区域进行防水处理；
将所述管道试件放入所述深水压力舱中，并向所述深水压力舱内注满淡水；
利用压力控制系统将所述深水压力舱加压至预设压力值；
在加压期间，采集所述应变片的应变数据。
4.如权利要求3所述的管道局部弯曲承压性能测试方法，其特征在于，所述在所述预设应变片位置处粘贴应变片，具体为：
在所述管道试件的中部轴向粘贴至少一组应变片，其中，一组应变片间隔预设角度环绕所述管道试件的圆周进行粘贴，以采集所述管道试件的轴向和周向的应变数据。
5.如权利要求1所述的管道局部弯曲承压性能测试方法，其特征在于，所述管道的尺寸包括管道长度和管道直径和管道壁厚。
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