論文類別：專家論文
作 者：佚名
所在地區(qū)：石油天然氣復(fù)合鋼管產(chǎn)線技術(shù)改造研究
下載次數(shù)：1582
摘 要：
4.1試驗裝置
四點彎曲試驗裝置如圖4所示，將全尺寸復(fù)合鋼管（12.19m）放在有一定距離的兩個支撐點上，在離兩個支撐點的中點相同距離上對試樣施加向下的載荷。復(fù)合鋼管在4個接觸點的作用下發(fā)生四點彎曲，且在中點處的彎曲半徑最小。該裝置包括測力系統(tǒng)、垂直位移測量系統(tǒng)和靜態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)，在整個彎曲試驗過程中，通過控制應(yīng)變量和垂直位移量來控制加載載荷，達到模擬工況所需的試驗條件。
4.2試驗原理
如圖5所示為四點彎曲試驗原理示意圖，在試驗中，通過測量弦長Lcd與弦高Ho-cd，利用弦長分割定理可計算出彎曲半徑。彎曲半徑R的計算公式為：
4.3試驗過程和分析
4.3.1最大應(yīng)力87%SMYS循環(huán)30次彎曲疲勞試驗最大應(yīng)力87%SMYS條件下，復(fù)合鋼管處于彈性形變階段，由胡克定律知：（2）取σ=87%SMYS；對于復(fù)合鋼管，其力學(xué)性能主要由基管提供，由X65基管的最小規(guī)定屈服強度為450Mpa，彈性模量為2.06×105Mpa，由公式（2）可計算出彈性應(yīng)變ε=0.190%。試驗步驟如表1所示。1#復(fù)合鋼管首次正彎達到0.190%應(yīng)變時，根據(jù)中心點位移值，由公式（1）可計算出彎曲半徑R=356D；正反彎循環(huán)30次后使用內(nèi)窺鏡觀察復(fù)合鋼管內(nèi)表面，襯管未出現(xiàn)鼓包或褶皺；卸載后復(fù)合鋼管基本回復(fù)到初始狀態(tài)，證明彎曲應(yīng)變未超過彈性極限。4.3.2最大應(yīng)變0.305%彎曲試驗取2#復(fù)合鋼管，裝配在四點彎曲試裝置上；在復(fù)合鋼管中點和夾具點各貼兩片應(yīng)變片（6點鐘和12點鐘位置），并在復(fù)合鋼管中點放置位移計；控制應(yīng)變，使復(fù)合鋼管逐步正彎（向下）至最大應(yīng)變0.305%，記錄應(yīng)變值、液壓值和位移值；使用內(nèi)窺鏡觀察襯管是否出現(xiàn)鼓包、褶皺、斷裂等。2#復(fù)合鋼管正彎達到0.305%應(yīng)變時，根據(jù)中心點位移值，由公式（1）可計算出彎曲半徑R=178D；彎曲應(yīng)變達到0.305%后使用內(nèi)窺鏡觀察襯管未出現(xiàn)鼓包或褶皺；卸載后復(fù)合鋼管存在殘余應(yīng)變，不能回復(fù)到初始狀態(tài)，證明彎曲應(yīng)變超過彈性極限，復(fù)合鋼管產(chǎn)生了塑性形變。4.3.3軸向拉力下的彎曲失效試驗實際鋪管過程中，由于復(fù)合鋼管的自身重量，除受彎曲應(yīng)力外，復(fù)合鋼管還受到沿管線方向的拉力。取完成上述試驗的2#復(fù)合鋼管，一端固定，一端施加40噸的軸向拉伸載荷；為了控制變量，選取兩端固定點間距為弦長，此時復(fù)合鋼管中點的位移量即為弦高，根據(jù)公式（1）計算出指定曲率半徑下位移量并以此控制彎曲試驗過程，逐步加載至復(fù)合鋼管失效，記錄應(yīng)變值、液壓值和位移值，如表2所示。當(dāng)2#復(fù)合鋼管在40噸的軸向拉力下彎曲至曲率半徑為70D時，襯管內(nèi)表面在兩加載點中點位置受壓應(yīng)力一側(cè)開始出現(xiàn)環(huán)狀褶皺，復(fù)合鋼管發(fā)生失效。表2中曲率半徑與位移量相對應(yīng)的前提是以復(fù)合鋼管兩端固定點間距為弦長，但實際上在四點彎曲試驗過程中，復(fù)合鋼管的彎曲程度在整管長度上是不均勻的，在中點處的曲率最大，因此，選取中點和兩加載點的實際位移值，由公式（1）計算出不同應(yīng)變下的R實并與理想狀態(tài)下的R值作對比。由圖6可知，相同應(yīng)變下，兩加載點之間的復(fù)合鋼管曲率半徑更接近于真實極限值，R極限約為44D。
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