一種油氣管道拘束模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種油氣管道拘束模擬裝置，包括相對設(shè)置的第一固定板和第二固定板、剛性拘束支架、第一試樣管件以及第二試樣管件，剛性拘束支架設(shè)置在第一固定板和第二固定板之間，并且軸線垂直于第一固定板和第二固定板的相對面；第一試樣管件的一端設(shè)置在第一固定板與第二固定板相對面的一側(cè)上；第二試樣管件的一端設(shè)置在第二固定板與第一固定板相對面的一側(cè)上；第一試樣管件的另一端與第二試樣管件的另一端焊接形成焊縫。由于試樣管件的形狀尺寸可根據(jù)實際工作中的油氣管道全尺寸進行測試，因而不受尺寸的限制，從而可以全面的實現(xiàn)對油氣管道的拘束模擬測試，具備了模擬較大拘束度和拘束應(yīng)力的能力，其適用范圍更廣，測試更為準(zhǔn)確。
【專利說明】
一種油氣管道拘束模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及油氣管道焊接領(lǐng)域，尤其涉及一種油氣管道拘束模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]拘束度表示焊接件在焊接時所受的拘束程度的大小，是定量研究焊接裂紋的一個重要力學(xué)參數(shù)。隨著我國油氣管道工程的迅速發(fā)展，帶動了管線鋼產(chǎn)量的大幅提升，在油氣管線中涉及到大量的焊接工作，焊接過程中過大的焊接拘束度所導(dǎo)致的裂紋問題越來越嚴(yán)重，因此為了改善油氣管道焊接過程中產(chǎn)生的裂紋問題，對油氣管道在建設(shè)期間產(chǎn)生的焊接拘束度的測試顯得尤為重要。
[0003]如圖1所示，中國專利文獻CN202388139U公開了一種拘束焊接冷裂紋測試裝置，該裝置包括底座V、該底座V上方設(shè)置的焊接平臺2'和該焊接平臺2'兩側(cè)分別設(shè)置的兩個支架3、該兩個支架3'中至少一個為底端固定安裝在底座I'上的彈性支架，在焊接平臺2'的上方，兩個彈性支架上延伸出相向設(shè)置的兩個剛性懸臂，剛性懸臂包括連桿V和安裝座5'，該剛性懸臂上設(shè)有固定安裝焊接件6'的安裝部，并且剛性懸臂高度位置可調(diào)節(jié)地固定安裝于彈性支架上。通過上述技術(shù)方案，可將焊接件6'安裝固定在試驗裝置上，并通過在底座1'固定安裝彈性支架并配合剛性懸臂在彈性支架上的上下移動，以實現(xiàn)焊接拘束度的連續(xù)變化，測出不同焊接拘束度下的焊縫冷裂紋傾向性。
[0004]但是上述拘束焊接冷裂紋測試裝置，只能用于小尺寸的板材焊接冷裂紋模擬，無法模擬具有一定直徑或者一定長度的油氣管道拘束度，因此不具備模擬較大拘束度和拘束應(yīng)力的能力，當(dāng)面對油氣管道焊接時的大拘束應(yīng)力無法模擬，進而造成適用范圍小的缺陷。因此如何提高模擬較大拘束度和拘束應(yīng)力的能力成為亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的拘束焊接冷裂紋測試裝置只能用于小尺寸的板材焊接冷裂紋模擬，而不具備模擬較大拘束度和拘束應(yīng)力的能力的技術(shù)缺陷。
[0006]為此，本發(fā)明實施例提供一種油氣管道拘束模擬裝置，包括:
[0007]相對設(shè)置的第一固定板和第二固定板；
[0008]剛性拘束支架，設(shè)置在第一固定板和第二固定板之間，剛性拘束支架的軸線垂直于第一固定板和第二固定板的相對面；
[0009]第一試樣管件，其一端設(shè)置在第一固定板與第二固定板相對面的一側(cè)上；
[0010]第二試樣管件，其一端設(shè)置在第二固定板與第一固定板相對面的一側(cè)上；
[0011]第一試樣管件的另一端與第二試樣管件的另一端焊接形成焊縫。
[0012]作為優(yōu)選，第一試樣管件的一端和第二試樣管件的一端分別固定設(shè)置在第一固定板和第二固定板的中心位置，并且第一試樣管件與第二試樣管件的軸線位于同一直線上。
[0013]作為優(yōu)選，剛性拘束支架至少有三根，每一剛性拘束支架的兩端分別設(shè)置在第一固定板和第二固定板上，并且剛性拘束支架在第一固定板上的一端繞第一試樣管件與第一固定板的固定端周圍排布，剛性拘束支架在第二固定板上的另一端繞第二試樣管件與第二固定板的固定端周圍中心排布。
[0014]作為優(yōu)選，剛性拘束支架在第一固定板上的一端以第一試樣管件與第一固定板的固定端為旋轉(zhuǎn)中心排布，剛性拘束支架在第二固定板上的另一端以第二試樣管件與第二固定板的固定端為旋轉(zhuǎn)中心排布。
[0015]作為優(yōu)選，第一試樣管件與第二試樣管件的兩端分別開設(shè)有坡口，并且第一試樣管件在靠近第一固定板的一端開設(shè)有若干排氣孔，第二試樣管件在靠近第二固定板的一端開設(shè)有若干排氣孔。
[0016]作為優(yōu)選，坡口的角度α為60±5°，坡口處的第一試樣管件和第二試樣管件之間的間隙b為2.0-3.0mm，形成的鈍邊p為1.6 ± 0.4mm。
[0017]作為優(yōu)選，第一試樣管件和第二試樣管件的待焊接位置的軸向內(nèi)側(cè)處分別環(huán)向環(huán)繞貼有至少一應(yīng)變片。
[0018]作為優(yōu)選，應(yīng)變片為多片，應(yīng)變片沿徑向均勻分布。
[0019]作為優(yōu)選，第一試樣管件和第二試樣管件的錯邊小于等于2.0mm。
[0020]作為優(yōu)選，焊縫的蓋面焊縫寬w為0.5-2.0mm，并且余高h = 0-2.0mm。
[0021 ]本發(fā)明提供的油氣管道拘束模擬裝置具有如下優(yōu)點:
[0022]1.通過在相對設(shè)置的第一固定板和第二固定板之間設(shè)置剛性拘束支架，并且剛性拘束支架的軸線垂直于第一固定板和第二固定板的相對面進而為測試提供了穩(wěn)定有效的拘束條件，當(dāng)?shù)谝辉嚇庸芗偷诙嚇庸芗謩e安裝在第一固定板和第二固定板后，對第一試樣管件和第二試樣管件的自由端進行焊接，進而得到了拘束條件下的焊縫試樣，在此裝置中，試樣管件的形狀尺寸可根據(jù)實際工作中的油氣管道全尺寸進行測試，因而不受尺寸的限制，從而通過簡單的管材焊接結(jié)構(gòu)，可以全面的實現(xiàn)對油氣管道的拘束模擬測試，具備了模擬較大拘束度和拘束應(yīng)力的能力，其適用范圍更廣，測試更為準(zhǔn)確。
[0023]2.通過將第一試樣管件的一端和第二試樣管件的一端分別固定設(shè)置在第一固定板和第二固定板的中心位置，并且第一試樣管件與第二試樣管件的軸線位于同一直線上，進而使第一試樣管件和第二試樣管件更容易定位，并且安裝更為穩(wěn)定，方便了兩者之間進行焊接操作。
[0024]3.由于剛性拘束支架至少有三根，每一剛性拘束支架的兩端分別設(shè)置在第一固定板和第二固定板上，并且剛性拘束支架在第一固定板上的一端繞第一試樣管件與第一固定板的固定端周圍排布，剛性拘束支架在第二固定板上的另一端繞第二試樣管件與第二固定板的固定端周圍排布，進而在第一試樣管件和第二試樣管件的焊接過程中，受力更為均勻穩(wěn)定，即拘束環(huán)境更為穩(wěn)定，從而保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0025]4.由于第一試樣管件與第二試樣管件的兩端分別開設(shè)有坡口，因此保證了電弧能深入接頭根部，使接頭根部焊透以及便于清渣，保證了焊接度，獲得了較好的焊縫成形；同時第一試樣管件在靠近第一固定板的一端開設(shè)有若干排氣孔，第二試樣管件在靠近第二固定板的一端開設(shè)有若干排氣孔，有效的避免了在焊接的過程中管材因熱脹冷縮導(dǎo)致的內(nèi)部氣壓變大，進而影響測試結(jié)果的情況發(fā)生，保證了測試的精度。
[0026]5.通過在所述第一試樣管件和所述第二試樣管件的待焊接位置的軸向內(nèi)側(cè)處分別環(huán)向環(huán)繞貼有至少一應(yīng)變片，進而可以實時檢測焊接過程及焊接后冷卻過程中的拘束應(yīng)力變化。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】的技術(shù)方案，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對發(fā)明作進一步詳細說明。
[0028]圖1為現(xiàn)有技術(shù)拘束焊接冷裂紋測試裝置的示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明油氣管道拘束模擬裝置的立體圖。
[0030]圖3為圖2所示油氣管道拘束模擬裝置焊接形成焊縫前的示意圖。
[0031]圖4為圖3所示油氣管道拘束模擬裝置A區(qū)域的局部放大圖。
[0032]圖5為圖3所示油氣管道拘束模擬裝置B區(qū)域的局部放大圖。
[0033]圖6為圖5所示油氣管道拘束模擬裝置B區(qū)域形成焊縫的示意圖。
[0034]圖7為圖2所示油氣管道拘束模擬裝置切割前的示意圖。
[0035]圖8為圖7所示油氣管道拘束模擬裝置的試樣管件貼應(yīng)變片的順序圖。
[0036]圖9為圖7所示油氣管道拘束模擬裝置切割后除去剛性拘束支架切割段的示意圖。
[0037]圖中各附圖標(biāo)記說明如下。
[0038]I'-底座;7:-焊接平臺；3'-支架;47 -連桿;5'-安裝座；
[0039 ]6'-焊接件；11 -第一固定板;12-第二固定板;2-支架；
[0040]31-第一試樣管件;32-第二試樣管件;31-坡口 ；4_焊縫；
[0041]5-測試段;6-應(yīng)變片。
【具體實施方式】
[0042]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0043]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0044]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定安裝，也可以是可拆卸安裝，或一體地連接;可以是直接連接，也可以通過中間媒介間接連接。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0045]此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。
[0046]實施例1
[0047]請參閱圖2，本實施例提供的一種油氣管道拘束模擬裝置，包括:
[0048]相對設(shè)置的第一固定板11和第二固定板12;
[0049]剛性拘束支架2，設(shè)置在第一固定板11和第二固定板12之間，剛性拘束支架2的軸線垂直于第一固定板11和第二固定板12的相對面；
[0050]第一試樣管件31，其一端設(shè)置在第一固定板11與第二固定板12相對面的一側(cè)上；
[0051]第二試樣管件32，其一端設(shè)置在第二固定板12與第一固定板11相對面的一側(cè)上；
[0052]第一試樣管件31的另一端與第二試樣管件32的另一端焊接形成焊縫4。
[0053]上述油氣管道拘束模擬裝置，通過在相對設(shè)置的第一固定板11和第二固定板12之間設(shè)置剛性拘束支架2，并且剛性拘束支架2的軸線垂直于第一固定板11和第二固定板12的相對面進而為測試提供了穩(wěn)定有效的拘束條件，當(dāng)?shù)谝辉嚇庸芗?1和第二試樣管件32分別安裝在第一固定板11和第二固定板12后，對第一試樣管件31和第二試樣管件32的自由端進行焊接，進而得到了拘束條件下的焊縫4試樣，在此裝置中，試樣管件的形狀尺寸可根據(jù)實際工作中的油氣管道全尺寸進行測試，因而不受尺寸的限制，從而通過簡單的管材焊接結(jié)構(gòu)，可以全面的實現(xiàn)對油氣管道的拘束模擬測試，具備了模擬較大拘束度和拘束應(yīng)力的能力，其適用范圍更廣，測試更為準(zhǔn)確。
[0054]作為優(yōu)選的實施方式，第一固定板11和第二固定板12都為高強鋼厚板。
[0055]作為優(yōu)選的實施方式，第一試樣管件31的一端和第二試樣管件32的一端分別固定設(shè)置在第一固定板11和第二固定板12的中心位置，并且第一試樣管件31與第二試樣管件32的軸線位于同一直線上。進而使第一試樣管件31和第二試樣管件32更容易定位，并且安裝更為穩(wěn)定，方便了兩者之間進行焊接操作。
[0056]作為優(yōu)選的實施方式，第一試樣管件31與第二試樣管件32的尺寸型號相同，剛性拘束支架2的長度為第一試樣管件31長度的兩倍。
[0057]作為優(yōu)選的實施方式，剛性拘束支架2至少有三根，每一剛性拘束支架2的兩端分別設(shè)置在第一固定板11和第二固定板12上，并且剛性拘束支架2在第一固定板11上的一端繞第一試樣管件31與第一固定板11的固定端周圍排布，剛性拘束支架2在第二固定板12上的另一端繞第二試樣管件32與第二固定板12的固定端周圍排布。進而在第一試樣管件31和第二試樣管件32的焊接過程中，受力更為均勻穩(wěn)定，即拘束環(huán)境更為穩(wěn)定，從而保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0058]作為優(yōu)選的實施方案，剛性拘束支架2在第一固定板11上的一端以第一試樣管件31與第一固定板11的固定端為旋轉(zhuǎn)中心排布，剛性拘束支架2在第二固定板12上的另一端以第二試樣管件32與第二固定板12的固定端為旋轉(zhuǎn)中心排布。
[0059]作為優(yōu)選的實施方式，如圖3至圖5所示，第一試樣管件31與第二試樣管件32的兩端分別開設(shè)有坡口 33，并且第一試樣管件31在靠近第一固定板11的一端開設(shè)有若干排氣孔(圖未示)，第二試樣管件32在靠近第二固定板12的一端開設(shè)有若干排氣孔(圖未示)。剛性拘束支架2的兩端同樣開設(shè)有若干排氣孔(圖未不)。
[0060]由于第一試樣管件31與第二試樣管件32的兩端分別開設(shè)有坡口33，因此保證了電弧能深入接頭根部，使接頭根部焊透以及便于清渣，保證了焊接度，獲得了較好的焊縫4成形；同時第一試樣管件31在靠近第一固定板11的一端開設(shè)有若干排氣孔，第二試樣管件32在靠近第二固定板12的一端開設(shè)有若干排氣孔，剛性拘束支架2的兩端同樣開設(shè)有若干排氣孔，有效的避免了在焊接的過程中管材因熱脹冷縮導(dǎo)致的內(nèi)部氣壓變大，進而影響測試結(jié)果的情況發(fā)生，保證了測試的精度。[0061 ]作為優(yōu)選的實施方式，如圖5所示，坡口33為V型坡口。坡口 33的角度α為60±5°，坡口 33處的第一試樣管件31和第二試樣管件32之間的間隙b為2.0-3.0mm，形成的鈍邊p為1.6±0.4mm，并且第一試樣管件31和第二試樣管件32的錯邊小于等于2.0mm。
[0062]作為優(yōu)選的實施方式，剛性拘束支架2上的排氣孔的孔徑大小為5mm，第一試樣管件31和第二試樣管件32上的排氣孔的孔徑大小為10mm。
[0063]作為優(yōu)選的實施方式，焊接形成焊縫4時，蓋面焊縫寬w，即每側(cè)焊縫4的寬度比外表面坡口 33的寬度大0.5-2.2mm，并且余高h = 0-2.0mm，如圖6所示。
[0064]作為優(yōu)選的實施方式，如圖7所示，第一試樣管件31和第二試樣管件32的待焊接位置的軸向內(nèi)側(cè)處分別環(huán)向環(huán)繞貼有至少一應(yīng)變片6，進而可以采用預(yù)設(shè)采樣頻率實時有效的檢測焊接過程及焊接后冷卻過程中的拘束應(yīng)力變化。
[0065]作為優(yōu)選的實施方式，應(yīng)變片6按照順時針順序沿環(huán)向均勻排布，如圖8所示。
[0066]作為優(yōu)選的實施方式，應(yīng)變片6為多片，應(yīng)變片6沿徑向均勻分布。在本實施例中應(yīng)變片為8片，并且每一應(yīng)變片6的柵長大于等于1mm。
[0067]本實施例的油氣管道拘束模擬裝置在使用時，在焊縫4兩側(cè)的預(yù)設(shè)長度位置處進行切割得到測試段5，對切割得到的測試段5進行無損檢測，如果檢測合格，則對測試段5進行相應(yīng)的測試分析，以得到焊縫4的測試數(shù)據(jù)。切割完成后，切割余下的第一試樣管件31和第二試樣管件32的長度分別為下一個待測試油氣管道的待測試長度；同時，將每一剛性拘束支架2按照同樣的尺寸進行切割，然后將切割后的剛性拘束支架2重新組對焊接，并且將余下的第一試樣管件31和第二試樣管件32的自由端重新焊接起來可形成新的焊縫，即可得到下一個拘束條件下的測試段5的測試數(shù)據(jù)。
[0068]例如，如圖7和圖9所示，當(dāng)要求第一次測長度為L的管件的焊縫4拘束度，第二次測長度為I/的管件的焊縫4拘束度時，第一試樣管件31和第二試樣管件32的原始長度同樣為L，切割時，第一試樣管件31和第二試樣管件32分別切掉L-1/長度，同時，每一剛性拘束支架2也同樣切掉L-1/長度，進而剩下的第一試樣管件31、第二試樣管件32以及剛性拘束支架2的長度為I/，然后調(diào)整第一固定板11和第二固定板12的位置，并將每一剛性拘束支架2的分段處重新組對焊接起來，并且將余下的第一試樣管件31和第二試樣管件32的自由端重新焊接起來可形成新的焊縫，接著重復(fù)切割與測試過程，即可得到長度為I/的管件的焊縫4拘束度。
[0069]本實施例的油氣管道拘束模擬裝置，可以將測試的長度由大到小設(shè)置，進而在完成每一組測試之后，不用額外的耗費新的管材重新進行下一組數(shù)據(jù)的測試，從而節(jié)省了材料，降低了工作成本。
[0070]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，包括: 相對設(shè)置的第一固定板(11)和第二固定板(12); 剛性拘束支架(2)，設(shè)置在所述第一固定板(11)和所述第二固定板(12)之間，所述剛性拘束支架(2)的軸線垂直于所述第一固定板(11)和所述第二固定板(12)的相對面； 第一試樣管件(31)，其一端設(shè)置在所述第一固定板(11)與所述第二固定板(12)相對面的一側(cè)上； 第二試樣管件(32)，其一端設(shè)置在所述第二固定板(12)與所述第一固定板(11)相對面的一側(cè)上； 所述第一試樣管件(31)的另一端與所述第二試樣管件(32)的另一端焊接形成焊縫⑷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述第一試樣管件(31)的一端和所述第二試樣管件(32)的一端分別固定設(shè)置在所述第一固定板(11)和所述第二固定板(12)的中心位置，并且所述第一試樣管件(31)與所述第二試樣管件(32)的軸線位于同一直線上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述剛性拘束支架(2)至少有三根，每一所述剛性拘束支架(2)的兩端分別設(shè)置在所述第一固定板(11)和所述第二固定板(12)上，并且所述剛性拘束支架(2)在所述第一固定板(11)上的一端繞所述第一試樣管件(31)與所述第一固定板(11)的固定端周圍排布，所述剛性拘束支架(2)在所述第二固定板(12)上的另一端繞所述第二試樣管件(32)與所述第二固定板(12)的固定端周圍排布。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述剛性拘束支架(2)在所述第一固定板(11)上的一端以所述第一試樣管件(31)與所述第一固定板(11)的固定端為旋轉(zhuǎn)中心排布，所述剛性拘束支架(2)在所述第二固定板(12)上的另一端以所述第二試樣管件(32)與所述第二固定板(12)的固定端為旋轉(zhuǎn)中心排布。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述第一試樣管件(31)與所述第二試樣管件(32)的兩端分別開設(shè)有坡口(33)，并且所述第一試樣管件(31)在靠近所述第一固定板(11)的一端開設(shè)有若干排氣孔，所述第二試樣管件(32)在靠近所述第二固定板(12)的一端開設(shè)有若干排氣孔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述坡口(33)的角度α為60±5°，所述坡口(33)處的所述第一試樣管件(31)和所述第二試樣管件(32)之間的間隙b為2.0_3.0mm，形成的鈍邊P為1.6±0.4mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述第一試樣管件(31)和所述第二試樣管件(32)的待焊接位置的軸向內(nèi)側(cè)處分別環(huán)向環(huán)繞貼有至少一應(yīng)變片(6)08.根據(jù)權(quán)利要求7所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述應(yīng)變片(6)為多片，所述應(yīng)變片(6)沿徑向均勻分布。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述第一試樣管件(31)和所述第二試樣管件(32)的錯邊小于等于2.0mm。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油氣管道拘束模擬裝置，其特征在于，所述焊縫(4)的蓋 面焊縫寬w為0.5-2.0_，并且余高h = 0_2.0mm0
【文檔編號】B23K31/12GK205464862SQ201620266823
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】王良軍, 吳培葵, 李強, 劉新凌
【申請人】廣東大鵬液化天然氣有限公司