含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置及方法

1.本发明涉及海底管道测试技术领域，尤其涉及一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置及一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试方法。


背景技术：

2.目前，我国海洋经济发展迅速，无论是国家还是企业对于海底油气资源的关注都日益上升。海底管道作为输送海底油气资源的重要设备，也成为了海洋装备研究的重点。压溃是海底管道失效的主要原因之一，因此，准确评估各类海底管道的压溃压力和破裂压力，便于在不同深度安装合适的海底管道，保证海底管道的安全运行和油气田的正常生产的同时降低敷设海底管道的成本。
3.海底管道在面临海洋复杂条件时，容易发生变形和腐蚀，这些缺陷在管道轴向往往是不均匀分布的。近年来，为了探究轴向不均匀变形对管道力学性能的影响，越来越多的研究致力于对含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置及方法的探索。然而，现有的压溃测试装置一般通过压力机对海底管道挤压来测试海底管道的压溃情况，测试环境与海底的实际环境相差甚远，得到的结果与实际情况具有较大的偏差。


技术实现要素：

4.本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置及方法，能够仿真海底环境，测试结果与实际情况的偏差更小。
5.为了解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供了一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置，包括测试舱、数据采集系统、加压设备以及目标管道；所述目标管道设于所述测试舱内，所述加压设备与所述测试舱连接并用于对所述测试舱内进行注水，所述测试舱的外表设有可开关的排水孔；所述数据采集系统与所述测试舱连接并用于采集所述测试舱的压强以及所述目标管道的变形状况。
6.作为上述方案的改进，所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置还包括加压驱动电路，所述数据采集系统包括压强检测单元、应变片以及计算机；所述压强检测单元的探头设于所述测试舱内，所述应变片设于所述目标管道的外表面；所述计算机分别与所述压强检测单元和应变片连接，并通过所述加压驱动电路与所述加压设备连接。
7.作为上述方案的改进，所述测试舱包括管体、端盖以及密封法兰；所述目标管道设于所述管体内，所述端盖设于所述管体的端部，所述端盖上设有安装孔，所述端盖套设于所述目标管道外并通过所述密封法兰与所述目标管道固定连接。
8.作为上述方案的改进，所述测试舱设有透明舱壁。
9.作为上述方案的改进，所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置还包括调温设备；所述调温设备与所述测试舱连接并用于调节所述测试舱内的水温。
10.作为上述方案的改进，所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置还包括两组可调高度支撑座；两组可调高度支撑座对称设于所述测试舱的下方并用于支撑所述测试
舱。
11.作为上述方案的改进，所述可调高度支撑座包括底座、电动推杆以及支架；所述测试舱设于所述支架上，所述底座通过所述电动推杆与所述支架连接。
12.另一方面，本发明实施例还提供了一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试方法，包括：通过加压设备持续向测试舱内注水；实时获取各应变片的阻值信息以及所述测试舱内的压强信息；根据各应变片的阻值信息和基准阻值得到目标管道的变形状况；根据所述压强信息得到所述目标管道的压溃状况。
13.作为上述方案的改进，所述根据各应变片的阻值信息和基准阻值得到目标管道的变形状况的步骤包括：判断各应变片的阻值信息与所述基准阻值是否一致，判断为是时，执行所述判断各应变片的阻值信息与所述基准阻值是否一致的步骤，判断为否时，判定所述目标管道出现变形，并记录此时所述测试舱内的压强信息以得到管道压溃压力。
14.作为上述方案的改进，所述根据压强的降低速度得到所述目标管道的压溃状况的步骤包括：判断所述压强信息的降低速度是否大于预设值，判断为是时，判定所述目标管道出现破裂，并记录此时所述测试舱内的压强信息以得到管道破裂压力，判断为否时，执行所述判断所述压强信息的降低速度是否大于预设值的步骤。
15.实施本发明实施例，具有如下有益效果：
16.所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装在使用时，通过所述加压设备向所述测试舱内注水，从而仿真海水对海底管道的压力作用，测试结果与实际情况的偏差更小。
附图说明
17.图1是本发明实施例所提供的含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置的第一实施例的结构示意图；
18.图2是本发明实施例所提供的含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置的第二实施例的结构示意图；
19.图3是本发明实施例所提供的含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置的第三实施例的结构示意图；
20.图4是本发明实施例所提供的一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试方法的实施流程图；
21.图5是本发明实施例所提供的一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试方法的具体实施流程图。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
23.结合图1所示，图1显示了本发明实施例所提供的含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置的第一实施例，本发明实施例提供了一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置，包括测试舱1、数据采集系统2、加压设备3以及目标管道4；所述目标管道4设于所述测试舱1内，所述加压设备3与所述测试舱1连接并用于对所述测试舱1内进行注水，所述测试舱1
的外表设有可开关的排水孔14；所述数据采集系统2与所述测试舱1连接并用于采集所述测试舱1的压强以及所述目标管道4的变形状况。
24.需要说明的是，所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装在使用时，通过所述加压设备3向所述测试舱1内注水，从而仿真海水对海底管道的压力作用，测试结果与实际情况的偏差更小。在本实施例中，所述加压设备3优选为加压泵，所述加压设备3优选向所述测试舱1内注入海水，以进一步接近海底管道所处的实际环境。
25.具体地，所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置还包括加压驱动电路，所述数据采集系统2包括压强检测单元21、应变片22以及计算机23；所述压强检测单元21的探头设于所述测试舱1内，所述应变片22设于所述目标管道4的外表面；所述计算机23分别与所述压强检测单元21和应变片22连接，并通过所述加压驱动电路与所述加压设备3连接。当所述目标管道4出现凹陷、变形时，所述应变片22的电阻值发生变化，所述计算机23接收到该变化信息后发出警报，以提醒工作人员观察。在本实施例中，所述压强检测单元21优选为压力表，所述应变片22优选通过耐压防水导线与所述计算机23连接。
26.其次，所述测试舱1包括管体11、端盖12以及密封法兰13；所述目标管道4设于所述管体11内，所述端盖12设于所述管体11的端部，所述端盖12上设有安装孔，所述端盖12套设于所述目标管道4外并通过所述密封法兰13与所述目标管道4固定连接。其中，所述端盖12通过螺栓与所述管体11固定连接，所述密封法兰13通过螺栓与所述端盖12固定连接，所述端盖12和密封法兰13用于配合轴向固定所述目标管道4。
27.在本实施例中，为了方便工作人员观察所述目标管道4的变形、压溃情况，所述测试舱1设有透明舱壁。
28.如图2所示，图2显示了本发明实施例所提供的含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置的第二实施例，与第一实施例不同的是，所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置还包括调温设备5；所述调温设备5与所述测试舱1连接并用于调节所述测试舱1内的水温。在本实施例中，所述计算机23优选通过调温驱动电路与所述调温设备5连接，由于深度越大、海水温度越低，为了测试水温对于压溃情况的影响，设置所述调温装置来调节所述测试舱1内的水温，模拟仿真海水的温度。
29.如图3所示，图2显示了本发明实施例所提供的含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置的第三实施例，与第一实施例不同的是，所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置还包括两组可调高度支撑座6；两组可调高度支撑座6对称设于所述测试舱1的下方并用于支撑所述测试舱1。
30.工作人员可通过调节两组可调高度支撑座6来测试测试舱1倾斜设置时对于压溃情况的影响。
31.其次，所述可调高度支撑座6包括底座61、电动推杆62以及支架63；所述测试舱1设于所述支架63上，所述底座61通过所述电动推杆62与所述支架63连接。在本实施例中，所述计算机23通过推杆驱动电路与所述电动推杆62连接，工作人员除了可通过所述计算机23精准调节所述可调高度支撑座6的高度外，还可通过所述计算机23周期控制所述可调高度支撑座6伸缩，以模拟仿真地震对于压溃情况的影响。
32.在其他实施例中，所述含轴向不均匀变形海底管道压溃测试装置还可包括造波机，所述造波机与所述测试舱1连接并用于给所述测试舱1内制造波浪，以测试波浪对于压
溃情况的影响。
33.如图4所示，图4显示了本发明实施例所提供的一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试方法的实施流程图，包括：
34.s101，通过加压设备3持续向测试舱1内注水。
35.在注水前，工作人员需要先进行试件安装：
36.(1)预制含有轴向不均匀变形、点腐蚀、长方形腐蚀、凹坑缺陷的海底管道(目标管道4)。
37.(2)在预制的海底管道上贴装多组应变片22。其中，应变片22可以是纵向安装的，也可以是横向安装的，具体可根据测试需求设置。
38.(3)将预制的海底管道通过端盖12和密封法兰13固定于所述测试舱1内，海底管道与大气连通(海底管道的左右两端开口)。
39.在注水后，工作人员通过所述计算机23控制所述加压泵向所述测试舱1内不断注水，以增大舱内的压力。
40.s102，实时获取各应变片22的阻值信息以及所述测试舱1内的压强信息。
41.在持续注水的过程中，所述计算机23实时监测各应变片22的阻值和所述测试舱1内的压强。
42.s103，根据各应变片22的阻值信息和基准阻值得到目标管道4的变形状况。
43.在持续注水的过程中，所述计算机23将各应变片22的阻值信息与基准阻值进行对比，从而确定预制的海底管道的变形状况。
44.s104，根据所述压强信息得到所述目标管道4的压溃状况。
45.在持续注水的过程中，所述计算机23计算所述测试舱1内的压强信息在预设时间内的变化量，从而确定预制的海底管道的管道破裂压力。
46.如图5所示，图5显示了本发明实施例所提供的一种含轴向不均匀变形海底管道压溃测试方法的具体实施流程图。
47.其中，所述根据各应变片22的阻值信息和基准阻值得到目标管道4的变形状况的步骤包括：
48.s201，判断各应变片22的阻值信息与所述基准阻值是否一致，判断为是时执行步骤s201，判断为否时执行步骤s202。
49.s202，判定所述目标管道4出现变形，并记录此时所述测试舱1内的压强信息以得到管道压溃压力。
50.当任一应变片22的阻值信息发生改变，则表示预制的海底管道的相应部分发生机械变形，所述计算机23存储此时所述测试舱1内的压强信息，代表该类海底管道的压溃压力。
51.其次，所述根据压强的降低速度得到所述目标管道4的压溃状况的步骤包括：
52.s301，判断所述压强信息的降低速度是否大于预设值，判断为是时执行步骤302，判断为否时执行步骤s301。
53.s303，判定所述目标管道4出现破裂，并记录此时所述测试舱1内的压强信息以得到管道破裂压力。
54.当所述压强信息的降低速度大于预设值，说明预制的海底管道发生压溃情况，所
述测试舱1内的水从预制的海底管道的裂缝或开口进入预制的海底管道内，导致所述测试舱1内的压力急剧下降，所述计算机23存储此时所述测试舱1内的压强信息，代表该类海底管道的管道破裂压力。
55.采用本发明实施例，能够仿真海底环境，测试结果与实际情况的偏差更小。
56.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。