[发明专利]一种多功能全尺寸油气管材复合加载试验装置

说明书

技术领域：

本发明属于油气管材性能测试技术领域，具体涉及一种多功能全尺寸油气管材复合加载试验装置，尤其是一种用于石油天然气管材全尺寸评价的多功能全尺寸油气管材复合加载试验装置。

背景技术：

油气管材是石油天然气工业的基础，其安全可靠性、经济实用性、使用寿命对石油天然气工业具有重大影响。随着我国石油工业的发展，深井、超深井、高气压井等苛刻工况，以及高寒、高蚀、地震断裂带等恶劣环境对油气管材的质量、性能要求愈来愈高。为了准确反映油气管材服役条件和失效工况，科学的评价油气管材的极限承载能力和适用性，按照相关国际标准及试验研发要求，研制了一套多功能全尺寸油气管材复合加载试验装置，用于模拟管材的实际服役工况，进行包括轴向载荷(拉伸或压缩)、压力(内压或外压)、弯曲和温度等单个或复合载荷的全尺寸测试试验。

目前国内已有的油气管材复合加载试验装置，仅能完成油井管单接箍短试样的试验评价工作，无法实现油井管多接箍长试样或输送管材的管材性能测试评价，无法更加逼真模拟评价其服役状况下承载性能及适用性，严重阻滞了国内油气管材研发进度和水平提升。

发明内容：

本发明弥补了现有复合加载试验装置的不足，提供了一种多功能全尺寸油气管材复合加载试验装置，其除了完全满足现有国际标准要求的试验项目外，还增加了油井管多接箍实物评价、油井管整管试样实物评价和输送管实物评价等试验功能，更加逼真地模拟了管材的实际服役工况，补充了现有试验装置的试验功能，满足了油气管材研发及性能测试评价的新需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种多功能全尺寸油气管材复合加载试验装置，包括载荷框架、安装底座、载荷系统、采集控制系统；所述载荷框架是由承力梁、移动加载头、活动加载头、液压缸、传感器和固定加载头以刚性连接方式组成的一个整体，载荷框架固定在安装底座上；所述载荷系统设置在载荷框架上并与试样连接，载荷系统上连接有采集控制系统。

所述活动加载头设置在载荷框架前端，活动加载头之后设置有双液压缸、每个液压缸末端设置有传感器，传感器后方设置有移动加载头，移动加载头后方设置有固定加载头，在移动加载头和固定加载头之间设置有承力梁。

所述活动加载头底部设置有辊轮、该辊轮与设置在底座上的轨道滑动连接。

所述活动加载头和移动加载头都设置有连接试样用单耳和双耳。

所述采集控制系统和载荷系统构成一个闭环加载控制系统。

所述移动加载头与承力梁滑动连接，移动加载头上设置有传动机构和插销，移动加载头通过传动机构在承力梁上移动，并通过插销与承力梁上圆孔刚性连接和定位。

所述载荷系统包括弯曲系统、加热装置、高温外压筒和增压系统，增压系统包括水增压系统、气增压系统和油增压系统，载荷系统作用于试样并对其提供载荷。

所述弯曲系统包括液压顶杆，液压顶杆用于完成试样的三点弯曲和四点弯曲试验。

与现有试验装置相比，本发明的优点是：

1、现有的试验装置结构对试样取样长度有较大限制，对试验开展不便，本试验装置可通过移动加载头的位置调整来适应试样长度。

2、现有的试验装置仅能完成常温外压条件的复合加载实验，与管材实际服役状况有所差别，本试验装置的高温外压条件的复合加载试验更加接近管材在井下的实际服役工况。

3、现有的试验装置仅适用于油井管管材的复合加载试验，本试验装置可进行大口径输送油气管材的实物评价试验。

4、现有的试验装置仅能完成单个接箍试样的试验，本试验装置可开展多个接箍试样的试验。

附图说明：

图1为本发明试验装置的结构示意图；

图2为本发明试验装置的俯视图；

图3为本发明试验装置弯曲系统的示意图；

图4为本发明试验装置高温外压筒的示意图；

其中：1为活动加载头；2为辊轮；3为双耳；4为单耳；5为安装底座；6为液压缸；7为传感器；8为移动加载头；9为固定加载头；10为承力梁；11为弯曲系统；12为试样；13采集控制系统；14为增压系统；15为高温外压筒。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：