[发明专利]一种全尺寸管道疲劳试验操作平台

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程装备技术领域，特别涉及一种全尺寸管道疲劳试验操作平台。

背景技术

随着海洋石油开发力度的加大，未来将需铺设大量的海洋管道。由于海洋环境的特殊性和复杂性，海洋管道在服役期间的安全性也就成为其设计、铺设、运营过程中需要特别关注的问题。在引发海洋管道事故的诸多因素中，疲劳损伤是导致海洋管道失效的主要原因。

海洋管道作为一种典型的焊接结构，其焊接过程常常使焊接接头的组织性能发生变化，从而不可避免地产生各种缺陷，并且存在严重的应力集中、焊趾区缺口应力集中以及高数值焊接残余拉伸应力等力学因素的影响，致使其承受疲劳载荷的能力较差，使焊接接头成为结构的薄弱环节。

海洋管道的疲劳断裂往往是由管道中存在的各种交变应力引起的，该交变应力一方面来自于管内输送压力的波动，另一方面则来自于管道外部的变动载荷，例如：海洋管道承受波浪、海流和冰载荷，穿越管段由于埋深不够形成的悬空段在水的冲击下产生的卡曼振动等。交变应力使管道内部和表面的缺陷发生扩展，最终造成管道的疲劳断裂，迫使供油供气中断，产生严重的后果。此外，疲劳断裂往往是突然发生的，没有预先征兆，一旦发生会带来灾难性后果。

目前，国内海洋管道疲劳寿命的评估，一般都采用小尺寸试件进行试验分析，但研究表明，在设计中采用小试样数据为依据，其结果是偏于危险的。管道全尺寸疲劳试验可更真实反映管道中裂纹扩展的实际情况，包括尺寸效应、残余应力等影响，为其疲劳寿命分析与预测提供真实可靠的决策依据。因此，近年来部分国外公司，已开始在重要工程中开展管道全尺寸疲劳试验，并以全尺寸疲劳试验结果要求作为管道铺设工程前期设计和施工的依据。国外已有挪威、美国和巴西等国设计研制出不同形式的管道全尺寸疲劳试验操作平台，在实际应用中取得了良好的效果。由于海洋管道焊接接头全尺寸疲劳试验耗时长、费用高昂，且受设备等条件的限制，国内在这方面的研究工作还很少，可以利用的数据和资料非常有限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种适用于各类型全尺寸管道疲劳测试的全尺寸管道疲劳试验操作平台。

本发明提供的全尺寸管道疲劳试验操作平台包括底座、两个导轨梁和两个伺服作动系统，所述底座的规格为12600mm×1300mm×2880mm，所述两个导轨梁沿所述底座长度方向平行设置在所述底座的两侧，所述伺服作动系统具有滑动脚轮，所述伺服作动系统通过所述滑动脚轮能够在所述两导轨梁上行走，所述伺服作动系统上还设有第一种管道夹具，管道试样通过所述第一种管道夹具加载在所述全尺寸管道疲劳试验操作平台上。

作为优选，所述伺服作动系统包括伺服阀、负载传感器、伺服作动器、安装铰座和转轴，所述伺服阀用于开启或者关闭所述伺服作动器，所述负载传感器用于指示所述伺服作动器的负载，所述安装铰座上设有第一通孔，所述伺服作动器上设有第二通孔，所述转轴一端固定连接于所述第一种管道夹具，另一端穿过所述第二通孔并固定连接于所述伺服作动器，所述转轴穿过所述第二通孔后具有余量，所述转轴利用所述余量能够在所述第一通孔中旋转。

作为优选，所述全尺寸管道疲劳试验操作平台还包括防转机构，所述防转机构凸起地固定连接在所述安装铰座上，所述防转机构与所述伺服作动器之间具有间隙。

作为优选，所述第一种管道夹具包括第一种上半环和第一种下半环，所述第一种上半环可拆卸地连接于第一种下半环，当管道试样从所述第一种上半环和第一种下半环之间加载在所述全尺寸管道疲劳试验操作平台上时，所述第一种上半环和第二种上半环固定在一起。

作为优选，当管道试样从所述第一种上半环和第一种下半环之间加载在所述全尺寸管道疲劳试验操作平台上时，所述第一种上半环和第二种上半环两侧均通过至少两个螺栓固定在一起。

作为优选，所述全尺寸管道疲劳试验操作平台还包括可移动支座，所述可以动支座具有滑动脚轮，所述可移动支座通过所述滑动脚轮能够在所述导轨梁上行走，所述可移动支座上还设有第二种管道夹具，管道试样通过所述第二种管道夹具加载在所述全尺寸管道疲劳试验操作平台上。

作为优选，所述第二种管道夹具铰接于所述可移动支座，所述第二种管道夹具包括第二种上半环和第二种下半环，所述第二种上半环铰接于第二种下半环，管道试样从所述第二种上半环和第二种下半环之间加载在所述全尺寸管道疲劳试验操作平台上。