CN111413266B - 海洋工程系泊链腐蚀疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋工程系泊链腐蚀疲劳试验装置，用以对系泊链(4)和缆(5)进行腐蚀疲劳试验，包括液体循环管路、拉伸疲劳加载机构、平面外弯曲固定机构。液体循环管路包括水箱(13)、循环管路(14)、配液箱(15)和水泵(16)，水箱(13)为系泊链(4)及缆(5)提供腐蚀环境；配液箱(15)用于提供和储存腐蚀溶液，其通过循环管路(14)和水泵向水箱(13)注入腐蚀溶液。拉伸疲劳加载机构包括支撑架(2)、两个D形卸扣(3)和液压拉伸机(6)，系泊链(4)的一端连接到支撑架(2)上，另一端与缆(5)相连，缆(5)另一端与液压拉伸机(6)相连。

Description

海洋工程系泊链腐蚀疲劳试验装置

技术领域

本发明涉及一种海洋工程系泊链腐蚀疲劳试验装置，包括液体循环管路、平面外弯曲固定机构、拉伸疲劳加载机构，可以实现对海洋工程系泊链施加循环拉伸荷载、平面外弯曲载荷、海水腐蚀等作用。

技术背景

锚泊定位系统广泛用于浮式生产和储存平台、半潜式平台、移动钻井平台等的定点系泊，而系泊链作为该系泊系统的重要组件，其工作环境恶劣且服役寿命极高，抗疲劳性能是其使用性能的重要指标之一。其疲劳过程受多种因素影响，其中腐蚀、平面外弯曲的影响较为显著，对循环拉伸、腐蚀、平面外弯曲共同作用下的系泊链疲劳性能进行研究，对系泊系统设计、检修计划制定有重大意义。

而现有的锚链疲劳性能研究装置多基于万能疲劳试验机，单纯考虑其常规疲劳性能，而没有考虑平面外弯曲、海水腐蚀等对疲劳的促进作用，无法满足更复杂的工程需求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中的不足，在已有的拉伸疲劳试验装置的基础上，针对系泊链结构加装了模拟平面外弯曲的固定装置与模拟海水环境的腐蚀水槽，以便最大程度模拟海洋工程系泊锚链使用时的实际工况，提供了一种可以用于考虑腐蚀、平面外弯曲影响下的系泊链疲劳性能试验装置。技术方案如下：

一种海洋工程系泊链腐蚀疲劳试验装置，用以对系泊链4和缆5进行腐蚀疲劳试验，所采用的装置包括液体循环管路、拉伸疲劳加载机构、平面外弯曲固定机构。其中，

液体循环管路包括水箱13、循环管路14、配液箱15和水泵16，水箱13为系泊链4及缆5提供腐蚀环境；配液箱15用于提供和储存腐蚀溶液，其通过循环管路14和水泵向水箱13注入腐蚀溶液。

拉伸疲劳加载机构包括支撑架2、两个D形卸扣3和液压拉伸机6，系泊链4的一端连接到支撑架2上，另一端与缆5相连，缆5另一端与液压拉伸机6相连。

平面外弯曲固定机构包括固定支架10和挡板11、液压伸缩杆7、导缆轮8，固定支架10和挡板11用以限制系泊链4的竖直方向位移及各向转动的固定支架10和挡板11；导缆轮8通过轴承9与液压伸缩杆7连接，导缆轮8的外侧凹槽与缆5相配合；液压伸缩杆7通过调节导缆轮8高度，调整缆5与导缆轮8接触点的位置，进而使系泊链4呈试验设计的角度；

优选地，系泊链4的一端通过一个D形卸扣3连接到支撑架2上，另一端通过D形卸扣3与缆5通过另一个D形卸扣3相连。

本发明旨在建立一种海洋工程系泊链的室内实验室试验装置，可进行多尺度五环系泊链的疲劳性能测试、系泊链防腐蚀性能测试、平面外弯曲影响下的锚链腐蚀疲劳机理等的评价研究。

附图说明

图1是本发明装置轴测图；图2是本发明装置俯视图；图3是俯视图A-A剖面图

图标记如下：1—钢架；2—支撑架；3—D形卸扣；4—系泊链；5—缆；6—液压拉伸机；7—液压伸缩杆；8—导缆轮；9—轴承；10—固定支架；11—挡板；12—销；13—水箱；14—循环管路；15—配液箱；16—水泵；

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步描述：

本装置包括液体循环管路、拉伸疲劳加载机构、平面外弯曲固定机构。

液体循环管路配有水箱13、循环管路14、配液箱15、水泵16，水箱13由混凝土筑成，内附抗腐蚀涂层以保证其使用寿命，为系泊链4及缆5提供腐蚀环境；配液箱15负责提供和储存腐蚀溶液并保证溶液浓度、含氧量等参数在合适的范围内，其通过循环管路14持续注入水箱13；水泵16为该循环提供动力，以保证水流的持续冲刷系泊链，防止腐蚀产物的沉积，并保证溶液浓度及溶氧量的稳定。

拉伸疲劳加载机构由支撑架2、D形卸扣3、五环系泊链4、D形卸扣3、缆5、液压拉伸机6相连而成，其中支撑架2、液压拉伸机6固定在钢架1上，保证提供足够的拉伸疲劳载荷。

平面外弯曲固定机构负责固定拉伸疲劳加载机构，并使系泊链4、缆5符合试验要求的角度及形态。钢架1主要由工字钢组成，并嵌入混凝土底座中以保证稳定性；固定支架10、挡板11限制系泊链4第三环的竖直方向位移及各向转动，保证其仅能沿着水平拉伸方向小范围移动，其中挡板11在安装系泊链4后安装，由销12固定；导缆轮8为一槽形滚轮，通过轴承9与液压伸缩杆7连接，缆5与其外侧凹槽充分接触，轴承9将缆5与导缆轮8之间的滑动摩擦转换为轴承9的滚动，从而避免该摩擦力对缆5所受拉力产生影响并提高其运动的稳定性；液压伸缩杆7通过调节导缆轮8高度，调整缆5与导缆轮8接触点的位置，进而使系泊链4第三、四环呈试验设计的角度。

本发明中，压力传感器需在液压拉伸机6端安装或与缆5直接连接；应变片可在安装系泊链4前贴在链环上。

本发明可根据试验需要搭配电化学组件、电化学工作站进行对试件的电化学测量。

1.试验准备工作

对试验系泊链4及缆5根据相关规定要求抛光打磨至指定光洁度，并使用测试拉力对其进行预拉伸试验，若涉及防腐涂层的试验，则在预拉伸试验前覆盖涂层；根据腐蚀试验环境要求配置足量腐蚀溶液并保存在配液箱15中，腐蚀溶液配置量至少为水箱容积的两倍。

2.试件安装

在系泊链4两端安装D形卸扣3，并放置第三链环在固定支架10上；将一端D形卸扣3固定在支撑架2上，调整另一端D形卸扣3位置，使锚链处于伸直状态，安装固定支架10上挡板11、销12以固定第三链环；调整液压伸缩杆7长度至零平面外弯曲角度初始状态，调整液压拉伸机6至合适伸长量，将缆两端分别固定在另一端D形卸扣3与液压拉伸机6上，并调整缆5长度至拉伸状态并固定；调整液压伸缩杆7长度使第三、四链环呈预设角度；调整液压拉伸机6伸长量使拉力大小至初始拉力；关闭水箱13排水口、打开进水口，开启水泵16将腐蚀溶液注入水箱13，溶液深度达到预设深度后，打开水箱13排水口，开启溶液循环管路。

3.试验进行

预设拉力荷载加载频率、幅值等参数，通过液压拉伸机6进行加载，期间可同时调整液压伸缩杆7长度以改变平面外弯曲角度；试验期间监测溶液浓度，保持其在合适范围。

4.试验后整理工作

依次停止液压拉伸机6、水泵16，关闭水箱13进水口、打开排水口，排尽水箱13内溶液；减小液压伸缩杆7长度、增大液压拉伸机6伸长量，卸载拉力；拆卸D形卸扣3横销、拆卸销12、挡板11，移出系泊链4并烘干以继续进行称重、显微观察等研究；断开缆5两端连接，根据实验要求进行进一步研究或冲洗烘干以备下次使用；拆卸其余构件，对支撑架2、D形卸扣3、液压拉伸机6及水箱13等进行清洗，尽量避免残留腐蚀液对试验装置的损害。

Claims (2)

1.一种海洋工程系泊链腐蚀疲劳试验装置，用以对系泊链(4)和缆(5)进行腐蚀疲劳试验，所采用的装置包括液体循环管路、拉伸疲劳加载机构、平面外弯曲固定机构； 其中，

液体循环管路包括水箱(13)、循环管路(14)、配液箱(15)和水泵(16)，水箱(13)为系泊链(4)及缆(5)提供腐蚀环境；配液箱(15)用于提供和储存腐蚀溶液，其通过循环管路(14)和水泵向水箱(13)注入腐蚀溶液；

拉伸疲劳加载机构包括支撑架(2)、两个D形卸扣(3)和液压拉伸机(6)，系泊链(4)的一端连接到支撑架(2)上，另一端与缆(5)相连，缆(5)另一端与液压拉伸机(6)相连；

平面外弯曲固定机构包括固定支架(10)和挡板(11)、液压伸缩杆(7)、导缆轮(8)，固定支架(10)和挡板(11)用以限制系泊链(4)的竖直方向位移及各向转动；导缆轮(8)通过轴承(9)与液压伸缩杆(7)连接，导缆轮(8)的外侧凹槽与缆(5)相配合；液压伸缩杆(7)通过调节导缆轮(8)高度，调整缆(5)与导缆轮(8)接触点的位置，进而使系泊链(4)呈试验设计的角度。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，系泊链(4)的一端通过一个D形卸扣(3)连接到支撑架(2)上，另一端与缆(5)通过另一个D形卸扣(3)相连。

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