CN206710224U - 一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置 - Google Patents
一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206710224U CN206710224U CN201720591597.0U CN201720591597U CN206710224U CN 206710224 U CN206710224 U CN 206710224U CN 201720591597 U CN201720591597 U CN 201720591597U CN 206710224 U CN206710224 U CN 206710224U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test part
- duct test
- submarine pipeline
- plate
- duct
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种海底管道受弯疲劳裂纹检测装置，包括底台、两个对称设置在底台上支撑架和设置在底台上的疲劳施压机构；支撑架上设置有管道试验件，管道试验件两端均固定连接一支撑端板，管道试验件中间部位对称设置有两个竖向加载板，管道试验件穿过竖向加载板中间部位，两个竖向加载板上端面设置一水平板；支撑端板下端面放置在支撑架上端面；疲劳施压机构的冲头下端面能够与水平板上端面接触；管道试验件下端面的中间位置沿径向且呈轴对称设置有若干列应变片。本实用新型的有益效果是：本实用新型通过对管道试验件的检测，能够预知海底管道的裂缝萌生状况，检测方法简单且准确，可作为对未安装海底管道的检测判断其是否符合海底服役要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及海底管道受弯检测技术领域，特别涉及一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置。
背景技术
海底管道属于压力管道的一种，但与普通压力管道的不同在于，海底管道要承受潮汐、波浪、还留、海冰、海洋跌落物的撞击，以及海水的侵蚀、渔网的摩擦等作用，这些载荷的作用使得海底管道较普遍的压力管道失效的概率更高，更容易发生事故。在诱发管道事故的各种缺陷类型中，管道产生的裂缝缺陷所占的比例最大。因此，需要通过检测和试验判定结构的裂纹损伤和结构强度。
实用新型内容
为了能够预测海底管道的裂纹萌生过程以及服役时间等情况，本实用新型提供了一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置，包括底台、两个对称设置在所述底台上支撑架和设置在所述底台上的疲劳施压机构；所述支撑架上设置有管道试验件，所述管道试验件两端均固定连接一支撑端板，所述管道试验件中间部位对称设置有两个竖向加载板，所述管道试验件穿过所述竖向加载板中间部位，两个所述竖向加载板上端面设置一水平板；所述支撑端板下端面放置在所述支撑架上端面；所述疲劳施压机构的冲头下端面能够与所述水平板上端面接触；
所述管道试验件下端面的中间位置沿轴向设置有若干列成轴对称的应变片，每列所述应变片沿径向成列设置；每一所述应变片沿管道试验件的轴向设置，用于检测管道试验件在弯矩作用下的轴向拉应变。
所述水平板上端面设置有定位柱，所述疲劳施压机构的冲头下端面设置有与所述定位柱配合使用的定位孔。
所述竖向加载板上端面设置有条形定位槽，所述水平板下端面设置有与所述条形定位槽配合使用的条形定位凸起。
所述支撑架上端面设置有限位板，所述限位板包括底板和设置在所述底板上的定位架，所述定位架包括两个侧板和连接两个所述侧板一侧的固定挡板，两个所述侧板之间的距离等于或略大于所述支撑端板的厚度。
所述定位架还包括活动挡板，远离所述固定挡板一侧两个所述侧板上均设置有竖向定位槽，所述活动挡板两侧能够***两个所述竖向定位槽内。
本实用新型检测装置的检测方法为：
取输油管道一部分作为管道试验件，管道试验件下端面中间位置沿轴向设置有若干列成轴对称的应变片，每列所述应变片沿径向成列设置；每一所述应变片沿管道试验件的轴向设置，用于检测管道试验件在弯矩作用下的轴向拉应变；
将设好应变片的管道试验件放置在疲劳施压机构平台上，管道试验件的两端作为支撑点、中间部位悬空；
通过疲劳施压机构对管道试验件中间部位对称的两个位置施加向下的循环荷载，使得管道试验件中间部位承受纯弯曲力；
通过对应变片测得的应变差值可检测管道是否萌生疲劳裂纹，根据环向不同应变片测得的应变值可确定裂纹的扩展长度，进一步可得知循环负荷次数与输油管道跨中疲劳裂纹长度之间的数值关系。在管道试验件未萌生裂纹时，由于管道试验件中间部位承受纯弯曲，每个应变片测得的应变理论上是相同的，可根据公式(1)计算得到应变片的应变值，公式如下：
其中，E为管道材料弹性模量，D和T分别为管道的外径和厚度，M为管道所承受的弯矩，θi为第i个应变片相对于垂直方向的圆心角；
当管道试验件某个位置开始萌生裂纹时，两个裂纹面处成为自由面，不受拉力作用，所以裂纹所在管道表面应变趋近于零。此时，可根据该位置两侧所在的两个应变片显示的读数检测裂纹是否萌生；假定应变片与裂纹之间的距离为分别为r1和r2，测得的应变分别为e1和e2，则可依据公式(2)估算裂纹萌生位置所在处的应变值为：
当e→0时，即表明该测点产生了疲劳裂纹，即可得知萌生裂纹的长度值，并能够得知此时循环负荷次数与裂纹长度值之间的竖直关系。
为了更加清楚的讲述海底管道受弯疲劳裂纹萌生过程的检测方法，下面对检测方法作进一步详细描述，具体为：
取3-5m输油管道作为管道试验件，对管道试验件进行处理，具体为：在管道试验件上对称设置两个带有中心通孔的竖向加载板，两个竖向加载板之间的距离为2-4m；在管道试验件两端固定两个支撑端板，竖向加载板和支撑端板的高度均大于管道试验件的直径；
将经过处理的所述管道试验件放置在试验台上，仅将两个支撑端板与试验台接触，管道试验件中间部位均悬空，两个所述竖向加载板上端面放置一水平板，水平板正上方设置有能够施压于所述水平板的疲劳施压机构；
管道试验件下端面的中间位置沿径向且呈轴对称设置有若干列应变片。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将管道试验件两端支撑，采用疲劳施压机构对管道试验件中间的两个位置进行循环负荷，通过对称设置在管道试验件中间位置的若干列应力片测得的应变差值检测管道是否萌生疲劳裂纹，根据环向不同应变片测得的应变值可确定裂纹的扩展长度，进一步可得知管道试验件循环负荷次数与疲劳裂缝长度之间的关系；通过对管道试验件的检测，能够预知海底管道的裂缝萌生状况，可作为对未安装海底管道的检测判断其是否符合海底服役要求；本检测方法能够依据海底管道的真实尺寸进行检测，能更加精准的得知海底管道的疲劳裂缝情况。本检测装置能够很好的模拟海浪等对海底管道造成的外力，使管道试验件承受纯弯曲作用，并通过设于管道试验件底部的应力片计算准确的疲劳裂缝的长度值；能够适用于各种尺寸的海底管道，特别能够对海底管道的足尺寸进行检测，能够更加精准的反应出海底管道的疲劳裂缝情况。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中示意图。
图2为本实用新型实施例1应变片相对于垂直方向圆心角θi的示意图。
图3为本实用新型实施例1中管道试验件力学模型图。
图4为本实用新型实施例1中管道试验件力学Q图。
图5为本实用新型实施例1中管道试验件力学M图。
图6为本实用新型实施例2的结构示意图。
其中，附图标记为：1、底台；2、支撑架；3、底板；4、定位架；5、支撑端板；6、管道试验件；7、定位柱；8、疲劳施压机构；9、冲头；10、水平板；11、竖向加载板。
具体实施方式
本实用新型是通过对管道试验件施加疲劳荷载，使得管道下部受拉力作用，进而通过设于管道下部的应力片来了解管道中间部位的应力差值，从而反映出管道裂纹的萌生过程或裂纹的延展长度，结合疲劳载荷的次数能够得出管道试验件的海底服役情况。通过本实用新型的检测方法及检测装置，能够清楚的预知或了解同种材质的海底管道的疲劳裂纹萌生过程。
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
实施例1检测方法
本实用新型实施例提供了一种海底管道受弯疲劳裂纹萌生过程的检测方法，检测方法为：
取输油管道一部分作为管道试验件，管道试验件下端面中间位置沿轴向设置有若干列成轴对称的应变片，每列所述应变片沿径向成列设置(参见图1)，；每一所述应变片沿管道试验件的轴向设置，用于检测管道试验件在弯矩作用下的轴向拉应变；图1中，A为裂缝，B为管道试验件底部，C为应变片。
将设好应变片的管道试验件放置在疲劳施压机构平台上，管道试验件的两端作为支撑点、中间部位悬空；
通过疲劳施压机构对管道试验件中间部位对称的两个位置施加向下的循环荷载，使得管道试验件中间部位承受纯弯曲力；
通过对应变片测得的应变差值可检测管道是否萌生疲劳裂纹，根据环向不同应变片测得的应变值可确定裂纹的扩展长度，进一步可得知循环负荷次数与输油管道跨中疲劳裂纹长度之间的数值关系。
参见图2，具体的计算方法如下：
在管道试验件未萌生裂纹时，由于管道试验件中间部位承受纯弯曲，每个应变片测得的应变理论上是相同的，可根据公式(1)计算得到应变片的应变值，公式如下：
其中，E为管道材料弹性模量，D和T分别为管道的外径和厚度，M为管道所承受的弯矩，θi为第i个应变片相对于垂直方向的圆心角；
当管道试验件某个位置开始萌生裂纹时，两个裂纹面处成为自由面，不受拉力作用，所以裂纹所在管道表面应变趋近于零。此时，可根据该位置两侧所在的两个应变片显示的读数检测裂纹是否萌生；假定应变片与裂纹之间的距离为分别为r1和r2，测得的应变分别为e1和e2，则可依据公式(2)估算裂纹萌生位置所在处的应变值为：
当e→0时，即表明该测点产生了疲劳裂纹，即可得知萌生裂纹的长度值，并能够得知此时循环负荷次数与裂纹长度值之间的竖直关系。
为了能够更加清楚体现的上述方法，下面对检测方法进行详细描述，可参见图4，检测方法具体为：
取4m输油管道作为管道试验件，对管道试验件进行处理，具体为：在管道试验件上对称设置两个带有中心通孔的竖向加载板，两个竖向加载板之间的距离为3m；在管道试验件两端固定两个支撑端板，竖向加载板和支撑端板的高度均大于管道试验件的直径；
将经过处理的所述管道试验件放置在试验台上，仅将两个支撑端板与试验台接触，管道试验件中间部位均悬空，两个所述竖向加载板上端面放置一水平板，水平板正上方设置有能够施压于所述水平板的疲劳施压机构；
所述管道试验件下端面的中间位置沿径向且呈轴对称设置有若干列应变片。
上述检测方法是将管道试验件施加四点弯曲梁，其力学模型如图3所示。两块带孔竖向加载板41相当于图3中的C和D位置，支撑端板35模拟图3中的A和B两点。C和D两点的集中力通过水平板40传递到两块竖向加载板41。从图4和图5的内力图可知：CD段(即两块竖向加载板41之间的管道)承受纯弯曲作用。
实施例2检测装置
参见图6，本实用新型实施例提供了一种能够实现实施例1中检测方法的海底管道受弯疲劳裂纹检测装置，包括底台31、两个对称设置在所述底台31上支撑架32和设置在所述底台31上的疲劳施压机构38；所述支撑架32上设置有管道试验件36，所述管道试验件36两端均固定连接一支撑端板35，所述管道试验件36中间部位对称设置有两个竖向加载板41，所述管道试验件41穿过所述竖向加载板41中间部位，两个所述竖向加载板41上端面设置一水平板40；所述支撑端板35下端面放置在所述支撑架32上端面；所述疲劳施压机构38的冲头39下端面能够与所述水平板40上端面接触；
参见图2，所述管道试验件36下端面的中间位置沿轴向设置有若干列成轴对称的应变片，每列所述应变片沿径向成列设置；每一所述应变片沿管道试验件的轴向设置，用于检测管道试验件在弯矩作用下的轴向拉应变。
所述水平40上端面设置有定位柱37，所述疲劳施压机构38的冲头39下端面设置有与所述定位柱37配合使用的定位孔。
所述竖向加载板41上端面设置有条形定位槽，所述水平板40下端面设置有与所述条形定位槽配合使用的条形定位凸起。
所述支撑架32上端面设置有限位板，所述限位板包括底板33和设置在所述底板33上的定位架34，所述定位架34包括两个侧板和连接两个所述侧板一侧的固定挡板，两个所述侧板之间的距离等于或略大于所述支撑端板的厚度。
所述定位架34还包括活动挡板，远离所述固定挡板一侧两个所述侧板上均设置有竖向定位槽，所述活动挡板两侧能够***两个所述竖向定位槽内。
其中，所述疲劳施压机构38为疲劳试验机，疲劳试验机能够模拟出海底海浪的压力对管道试验件施加循环荷载，属于现有技术，在此不再详细赘述。所述应变片以及如何与管道试验件连接属于现有技术，在此不再详细赘述。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种海底管道受弯疲劳裂纹检测装置，其特征在于，包括底台、两个对称设置在所述底台上支撑架和设置在所述底台上的疲劳施压机构；所述支撑架上设置有管道试验件，所述管道试验件两端均固定连接一支撑端板，所述管道试验件中间部位对称设置有两个竖向加载板，所述管道试验件穿过所述竖向加载板中间部位，两个所述竖向加载板上端面设置一水平板；所述支撑端板下端面放置在所述支撑架上端面；所述疲劳施压机构的冲头下端面能够与所述水平板上端面接触；
所述管道试验件下端面的中间位置沿轴向设置有若干列成轴对称的应变片，每列所述应变片沿径向成列设置；每一所述应变片沿管道试验件的轴向设置，用于检测管道试验件在弯矩作用下的轴向拉应变。
2.根据权利要求1所述的海底管道受弯疲劳裂纹检测装置，其特征在于，所述水平板上端面设置有定位柱，所述疲劳施压机构的冲头下端面设置有与所述定位柱配合使用的定位孔。
3.根据权利要求1所述的海底管道受弯疲劳裂纹检测装置，其特征在于，所述竖向加载板上端面设置有条形定位槽，所述水平板下端面设置有与所述条形定位槽配合使用的条形定位凸起。
4.根据权利要求1所述的海底管道受弯疲劳裂纹检测装置，其特征在于，所述支撑架上端面设置有限位板，所述限位板包括底板和设置在所述底板上的定位架，所述定位架包括两个侧板和连接两个所述侧板一侧的固定挡板，两个所述侧板之间的距离等于或略大于所述支撑端板的厚度。
5.根据权利要求4所述的海底管道受弯疲劳裂纹检测装置，其特征在于，所述定位架还包括活动挡板，远离所述固定挡板一侧两个所述侧板上均设置有竖向定位槽，所述活动挡板两侧能够***两个所述竖向定位槽内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720591597.0U CN206710224U (zh) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | 一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720591597.0U CN206710224U (zh) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | 一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206710224U true CN206710224U (zh) | 2017-12-05 |
Family
ID=60462529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720591597.0U Active CN206710224U (zh) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | 一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206710224U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111022933A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 西南交通大学 | 一种在役管道环焊缝缺陷监测*** |
-
2017
- 2017-05-25 CN CN201720591597.0U patent/CN206710224U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111022933A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 西南交通大学 | 一种在役管道环焊缝缺陷监测*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ahn et al. | Residual compressive strength of inclined steel tubular members with local corrosion | |
| CN110044806A (zh) | 图像、声发射、电化学一体化应力腐蚀开裂原位测试装置 | |
| KR101541978B1 (ko) | 배관 감육 검사장치 및 검사방법 | |
| Zhang et al. | Ultimate strength experiment of hull structural plate with pitting corrosion damage under unaxial compression | |
| CN107179250A (zh) | 一种海底管道受弯疲劳裂纹萌生过程的检测方法 | |
| CN103512724B (zh) | 评估非光滑表面减阻效果的试验装置及方法 | |
| Gillich et al. | Reliable method to detect and assess damages in beams based on frequency changes | |
| CN201152843Y (zh) | 木材弹性模量无损检测装置 | |
| CN205843918U (zh) | 板梁结构载荷识别和损伤识别的多功能试验台 | |
| Wang et al. | Assessment of structural damage using natural frequency changes | |
| CN106223305B (zh) | 一种自动考虑能量修正及动态响应的动力贯入仪 | |
| CN106289947A (zh) | 一种轻质高强梁结构损伤识别方法 | |
| CN102169039A (zh) | 印刷用筛网(丝网)张力计校准装置 | |
| CN206710224U (zh) | 一种海底管道受弯疲劳裂纹的检测装置 | |
| CN105891093A (zh) | 一种铁磁性金属材料抗氢致开裂性能的检测方法 | |
| CN206902781U (zh) | 锚杆内力外测的检测装置 | |
| CN107101800B (zh) | 输电铁塔模型的风力测量设备及其测量方法 | |
| CN203858162U (zh) | 外加轴向载荷的钢管全尺寸四点弯曲试验装置 | |
| CN106383003A (zh) | 基于柔度识别的索结构索力的测量方法及测量*** | |
| CN104614162B (zh) | 一种螺栓联接件变形及摩擦模拟试验装置 | |
| CN107609279A (zh) | 一种t型焊接接头冲击强度设计判据获取方法 | |
| CN205374168U (zh) | 一种大尺寸长方体煤岩试样长期承载试验监测装置 | |
| KR101684375B1 (ko) | 균열 탐지를 위한 자가 전원 비파괴 검사 시스템 | |
| CN116202889A (zh) | 一种岩石结构面剪切失稳试验机及剪切失稳测试方法 | |
| CN109060528A (zh) | 一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |