專利名稱：一種對實體膨脹管進(jìn)行復(fù)合載荷膨脹試驗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油天然氣工業(yè)中實體膨脹管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對實體膨脹 管整管膨脹性能進(jìn)行評價的試驗方法，該試驗方法用于在實驗室內(nèi)模擬現(xiàn)場工況對實體 膨脹管進(jìn)行多種方式復(fù)合膨脹性能試驗研究，同時可用于開發(fā)膨脹管管材和配套工具。
背景技術(shù)：
實體膨脹套管SET^olid Expandable Tubular)技術(shù)是以實現(xiàn)“節(jié)省”井眼尺寸為目的，在井眼中將套管柱徑向膨脹至所要求的直徑尺寸的一種鉆井、完井和修井新技 術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)可以使得下入的套管層數(shù)增加，給深井、復(fù)雜地質(zhì)條件的鉆井和井身結(jié) 構(gòu)帶來“革命性”的影響和重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。它可以將井眼變“瘦”顯著降級開發(fā)成 本。它將“單一井徑”成為可能。實體膨脹管技術(shù)在全世界發(fā)展應(yīng)用非常迅速，國外現(xiàn) 已成功將實體膨脹管技術(shù)應(yīng)用于裸眼井完井、膨脹套管補(bǔ)貼和膨脹尾管懸掛等方面。目 前該技術(shù)由少數(shù)幾個公司所壟斷。
實體膨脹管有許多關(guān)鍵技術(shù)，如實體膨脹管管材技術(shù)、膨脹管連接技術(shù)、實 體膨脹管檢測技術(shù)及其他配套技術(shù)等，國外公司在膨脹管系列產(chǎn)品的研發(fā)過程中，建立 了較完善的試驗檢測技術(shù)體系，保障了其膨脹管相關(guān)產(chǎn)品的安全可靠性，并作為商業(yè)秘 密進(jìn)行管理，技術(shù)引進(jìn)的成本較高。國內(nèi)研制的膨脹管產(chǎn)品，只是按照膨脹工藝的需 求，將管體和膨脹工具組裝后，在地面進(jìn)行了相關(guān)承內(nèi)壓、密封性等實物性能實驗，缺 乏對實體膨脹管進(jìn)行膨脹性能進(jìn)行試驗評價的方法，無法確保膨脹管體在井下服役過程 中的安全可靠性，同時不利于對實體膨脹管產(chǎn)品質(zhì)量的控制，這也是國內(nèi)的膨脹管技術(shù) 與國外同類技術(shù)間的重要差距。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種對實體膨脹管進(jìn)行復(fù)合載荷膨脹試驗的方法，本發(fā) 明能夠模擬實際作業(yè)工況對多種規(guī)格的實體膨脹管進(jìn)行機(jī)械膨脹、液壓膨脹、機(jī)械液壓 復(fù)合膨脹試驗。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種對實體膨脹管進(jìn)行復(fù)合載荷膨脹試驗的方 法，本方法采用實體膨脹管復(fù)合加載膨脹試驗裝置來實現(xiàn)，所述的實驗裝置包括加載機(jī) 架、膨脹試驗系統(tǒng)、膨脹夾持系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)，加載機(jī)架由端橫梁(15)、導(dǎo)軌O)、 導(dǎo)向橫梁(3)、中橫梁(8)、機(jī)架側(cè)壁組成，膨脹試驗系統(tǒng)包括液壓油缸(1)、活塞桿 (23),拉桿(6)、膨脹錐(17)、定位法蘭(16)和高壓注水機(jī)構(gòu)01)，液壓油缸(1)、 活塞桿0；3)、拉桿(6)、膨脹錐(17)順次連接構(gòu)成機(jī)械拉伸膨脹實驗裝置，定位法蘭 (16)、高壓注水機(jī)構(gòu)和膨脹錐(17)構(gòu)成液壓膨脹實驗裝置，膨脹夾持系統(tǒng)包括三 抓卡盤(10)、起脹浮動夾具(1 、膨脹夾具OO)和定位法蘭(16)，三抓卡盤(10)和起 脹浮動夾具(1 作為端部起脹試驗時夾持試驗試樣(11)的定徑膨脹夾持裝置，膨脹夾具 (20)和定位法蘭(16)作為膨脹管膨脹試驗時夾持試驗試樣(11)的變徑膨脹夾持裝置，傳感器系統(tǒng)包括位移及速度傳感器0幻、力傳感器G)、徑向變形傳感器(1 和液壓傳 感器0幻，位移及速度傳感器0 設(shè)于活塞桿上，導(dǎo)向橫梁C3)上設(shè)有力傳感器 (4),膨脹夾持系統(tǒng)夾持的試樣(11)外表面沿周向設(shè)有2 8個徑向變形傳感器(1；3)，密 封法蘭(19)上設(shè)有液壓傳感器0 ，所述的方法包括如下步驟
1)、試樣及膨脹錐準(zhǔn)備準(zhǔn)備試驗用實體膨脹管試樣一根，選擇試驗用膨脹 錐，膨脹錐外徑與實體膨脹管試樣膨脹后內(nèi)徑相同，計算膨脹錐膨脹幅度
膨脹錐膨脹幅度=(膨脹錐外徑-實體膨脹管試樣內(nèi)徑)/實體膨脹管試樣內(nèi)徑
2)、端部起脹將準(zhǔn)備實施膨脹試驗的實體膨脹管試樣內(nèi)部穿入拉桿(6)，將 拉桿(6)和膨脹管試樣(11) 一起裝入膨脹試驗裝置，用三抓卡盤(10)和定位法蘭(16)將 膨脹管試樣(11)固定，確保試樣(11)中心、拉桿(6)和油缸活塞中心同軸，調(diào)整 試樣(11)位置使試樣(11)右端伸出定位法蘭(16)外500 800mm，拉桿(6)右端裝配 上膨脹錐(17)，左端與導(dǎo)向橫梁(3)鉸接，將中橫梁⑶通過液壓銷釘固定在機(jī)架側(cè)壁的 銷孔(9)上，使膨脹管試樣(11)左端固定，右端自由，在加載機(jī)架側(cè)壁上的銷孔(9)內(nèi) 裝入起脹浮動夾具(1 ，調(diào)整夾具(1 夾持直徑與膨脹管試樣(11)外徑相符合并牢固夾 持，在油缸活塞03)的帶動下，導(dǎo)向橫梁(3)通過拉桿(6)牽引膨脹錐(17)以1 9m/ s的速度由右向左對試樣(11)完成端部起脹，起脹長度590 800mm ；
3)、膨脹試驗準(zhǔn)備端部起脹完成后，膨脹管試樣(11)起脹端焊接端部密封法 蘭(19)，中橫梁⑶上的液壓銷釘從銷孔(9)收回，控制中橫梁⑶和導(dǎo)向橫梁(3)左 移，將端部密封法蘭(19)固定在定位法蘭(16)上，從加載機(jī)架側(cè)壁上的銷孔(9)內(nèi)卸去 起脹浮動夾具(1 ，合上膨脹夾具00)，三抓卡盤(10)松開左移，此時膨脹管試樣(11) 右端固定，左端和徑向自由，徑向變形傳感器(1 固定在膨脹管試樣(11)的外表面，徑 向變形傳感器數(shù)量2 8組，間距500 1500mm ；
4)、膨脹試驗實體膨脹管膨脹試驗可按以下三種方式中任何一種來實現(xiàn)
a、機(jī)械拉伸膨脹試驗開動油缸(1)通過活塞桿和導(dǎo)向橫梁C3)帶動拉 桿(6)牽引膨脹錐(17)，控制油缸(1)施加拉伸載荷50KN 2000KN，或者控制膨脹錐 (17)以lm/s 20m/s的膨脹速度由右向左完成整管膨脹，當(dāng)膨脹至膨脹錐(17)從膨脹 管試樣(11)左端脫出時，完成膨脹試驗；
b、液壓膨脹試驗撤去拉桿(6)，收回導(dǎo)向橫梁(3)，在端部密封法蘭(19)中 心接上高壓水壓系統(tǒng)，高壓水壓系統(tǒng)通入高壓水，控制高壓水壓載荷IOMRi SOMRi推動膨脹錐(17)由右向左完成整管膨脹，當(dāng)膨脹至膨脹錐(17)從膨脹管試樣(11) 左端脫出時，完成膨脹試驗；
C、機(jī)械液壓復(fù)合膨脹試驗在端部密封法蘭(19)中心接上高壓水壓系統(tǒng) (21),高壓水壓系統(tǒng)通入高壓水，液壓載荷為IOMPa 50MRi，同時控制油缸(1) 施加一定的拉伸載荷，使膨脹錐(17)在拉伸載荷和液壓推動的復(fù)合作用下按lm/s 20m/s速度由右向左完成整管膨脹，當(dāng)膨脹至膨脹錐(17)從膨脹管試樣(11)左端脫出 時，完成膨脹試驗；
5)、數(shù)據(jù)采集及分析膨脹過程中傳感器系統(tǒng)記錄并輸出膨脹錐(17)的位移 值、速度值、膨脹時的拉伸載荷值、膨脹管試樣膨脹過程中徑向的應(yīng)力應(yīng)變與膨脹后的 回彈變形，液壓膨脹時的液壓大小，使用常規(guī)超聲波測厚儀及游標(biāo)卡尺測量膨脹后試樣的壁厚、外徑以及軸向收縮量，通過這些參數(shù)的分析，對實體膨脹管試樣的膨脹性能進(jìn) 行評價。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過軸向可控機(jī)械拉伸載荷和液壓力，配合相應(yīng) 的膨脹錐頭，可以實現(xiàn)對實體膨脹管整管進(jìn)行機(jī)械拉伸膨脹或液壓膨脹或機(jī)械拉伸與液 壓復(fù)合膨脹試驗，并可實時測量膨脹試驗過程中膨脹錐的位移、速度、拉伸載荷、液壓 壓力和實體膨脹管徑向變形數(shù)據(jù)，本試驗方法可以滿足各種規(guī)格實體膨脹管整管或?qū)嶓w 膨脹管連接部位膨脹試驗，并在試驗過程中有效地避免了橫向方向失穩(wěn)，為實體膨脹管 膨脹性能檢測、研究評價、膨脹管連接結(jié)構(gòu)研究和改進(jìn)提供了一種實驗室內(nèi)有效模擬實 際工況的膨脹試驗方法。


圖1為本發(fā)明所采用裝置端部起脹時的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所采用裝置膨脹試驗時的的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明發(fā)法所采用的試驗裝置包括加載機(jī)架、膨脹試驗系統(tǒng)、膨脹夾持系統(tǒng)、 傳感器系統(tǒng)，加載機(jī)架由端橫梁15、導(dǎo)軌2、導(dǎo)向橫梁3、中橫梁8、機(jī)架側(cè)壁組成，導(dǎo) 向橫梁3和中橫梁8可沿導(dǎo)軌2軸向移動，中橫梁8橫向上設(shè)有液壓銷釘，可與機(jī)架側(cè)壁 上的銷孔9連接使中橫梁8固定，膨脹試驗系統(tǒng)包括液壓油缸1、活塞桿23、拉桿6、膨 脹錐17、定位法蘭16和高壓注水機(jī)構(gòu)21，液壓油缸1、活塞桿23、拉桿5、膨脹錐17順 次連接構(gòu)成機(jī)械拉伸膨脹實驗裝置，定位法蘭16、高壓注水機(jī)構(gòu)21和膨脹錐17構(gòu)成液壓 膨脹實驗裝置，膨脹夾持系統(tǒng)包括三抓卡盤10、起脹浮動夾具12、膨脹夾具20和定位法 蘭16，三抓卡盤10和起脹浮動夾具12作為端部起脹試驗時夾持試驗試樣11的定徑膨脹 夾持裝置，膨脹夾具20和定位法蘭16作為膨脹管膨脹試驗時夾持試驗試樣11的變徑膨 脹夾持裝置，傳感器系統(tǒng)包括位移及速度傳感器25、力傳感器4、徑向變形傳感器13和 液壓傳感器22，膨脹試驗系統(tǒng)安裝在加載機(jī)架上，加載機(jī)架一側(cè)設(shè)有膨脹夾持系統(tǒng)，膨 脹夾持系統(tǒng)夾持試驗試樣11，位移及速度傳感器25設(shè)于活塞桿23上，導(dǎo)向橫梁3上設(shè) 有力傳感器4，膨脹夾持系統(tǒng)夾持的試樣11外表面沿周向設(shè)有2 8個徑向變形傳感器 13，密封法蘭19上設(shè)有液壓傳感器22。
下面通過實施例具體說明。
實施例1
1)、 試樣及膨脹錐準(zhǔn)備。準(zhǔn)備J55鋼級實體膨脹管 110139.7mmX7.72mmX10000mm—根，經(jīng)檢查無表面缺陷，試樣11兩端截面與管體軸 向垂直，試樣兩端打磨無毛刺及缺失，選擇膨脹錐外徑為143_，膨脹錐外徑與實體膨 脹管11試樣膨脹后內(nèi)徑相同，膨脹錐角為8度，計算膨脹錐膨脹幅度
膨脹錐膨脹幅度=(膨脹錐外徑-實體膨脹管試樣內(nèi)徑)/實體膨脹管試樣內(nèi)徑
膨脹錐膨脹幅度為15%。
2)、端部起脹。將試樣11內(nèi)穿入拉桿6裝入膨脹試驗裝置內(nèi)，控制三抓卡盤10 和定位法蘭16將膨脹管試樣固定，確保試樣中心、拉桿6同活塞23中心同軸，調(diào)整試樣位置使試樣11右端伸出定位法蘭600_，拉桿6右端通過螺紋裝配上膨脹錐17，左端通 過鉸接方式5與導(dǎo)向橫梁3連接。將中橫梁8通過銷孔9固定，使膨脹管試樣左端固定， 右端自由，在加載機(jī)架側(cè)壁上的銷孔9內(nèi)裝入起脹浮動夾具12，調(diào)整夾具12夾持直徑與 膨脹管試樣11外徑相符合并牢固夾持，在油缸活塞23的帶動下，導(dǎo)向橫梁3通過拉桿6 牽引膨脹錐17以lm/s的速度由右向左對試樣完成端部起脹，起脹長度500mm。
3)、膨脹試驗準(zhǔn)備。端部起脹完成后，膨脹管試樣11起脹端焊接端部密封法蘭 19，中橫梁8上的液壓銷釘從銷孔9收回，控制中橫梁8和導(dǎo)向橫梁3左移，將端部密封 法蘭19固定在定位法蘭16上，從加載機(jī)架側(cè)壁上的銷孔9內(nèi)卸去起脹浮動夾具12，合上 膨脹夾具20，三抓卡盤10松開左移，此時膨脹管試樣11右端固定，左端和徑向自由。 徑向變形傳感器13固定在膨脹管試樣11的外表面，傳感器數(shù)量4組，間距1000mm。
4)、膨脹試驗。開動油缸1通過活塞桿23和導(dǎo)向橫梁3帶動拉桿6牽引膨脹錐 17，控制膨脹錐17以9.1m/s的膨脹速度由右向左完成整管膨脹，當(dāng)膨脹至膨脹錐17從 膨脹管試樣11左端脫出時，完成膨脹試驗。
5)、數(shù)據(jù)采集及分析。傳感器系統(tǒng)記錄并輸出膨脹錐17起脹拉伸載荷為 477.4kN，在起脹之后的位移值為9503.52mm、速度值為9.1m/s，拉伸載荷為501.7kN， 膨脹管試樣徑向膨脹應(yīng)力平均值為412.6MRI，實體膨脹管試樣11通過15%膨脹試驗，徑 向回彈量為0.172mm，膨脹后外徑為157.8_，膨脹后壁厚為7.06mm，通過試驗評價， 此規(guī)格實體膨脹管在膨脹速度9.1m/s作業(yè)施工時所需膨脹拉伸載荷為477 502kN，未 發(fā)生開裂等失效，徑向回彈較小，滿足井下膨脹作業(yè)隊對膨脹管性能要求，同時可根據(jù) 膨脹后外徑及壁厚設(shè)計膨脹工藝和管柱。
實施例2
1)、 試樣及膨脹錐準(zhǔn)備。準(zhǔn)備L80鋼級實體膨脹管 0177.8mmX9.19_X5(KK)mm試樣兩根，其中一根帶直連型公螺紋，一根帶直連型母 螺紋，將兩根試樣螺紋上緊后組成試驗用膨脹管試樣11，經(jīng)檢查無表面缺陷，選擇膨脹 錐外徑為180.3_，膨脹錐角為8度，膨脹錐膨脹幅度為13.1%。
2)、端部起脹。打開保護(hù)罩18，將實體膨脹管試樣11內(nèi)裝入拉桿6—起吊入膨 脹實驗裝置右側(cè)內(nèi)，控制三抓卡盤10和定位法蘭16將膨脹管試樣固定，確保試樣中心同 拉桿6、活塞桿23中心同軸，調(diào)整中橫梁位置使試樣右端伸出定位法蘭700mm，拉桿6 右端通過螺紋裝配上膨脹錐17，左端通過鉸接方式5與導(dǎo)向橫梁3連接。將中橫梁8通 過銷孔9固定，使膨脹管試樣左端固定，右端自由，同時在右邊幾個銷孔9內(nèi)裝上起脹浮 動夾具12牢固加持住膨脹管試樣防止軸向失穩(wěn)，在油缸活塞23的帶動下，導(dǎo)向橫梁3通 過拉桿6牽引膨脹錐17以2m/s的速度由右向左對試樣完成端部起脹，起脹長度600mm。
3)、膨脹試驗準(zhǔn)備。端部起脹完成后，膨脹管試樣11起脹端焊接端部密封法蘭 19，解除中橫梁8在銷孔9上的固定，控制中橫梁8和導(dǎo)向橫梁3左移，將端部密封法蘭 19和定位法蘭16固定在一起，卸去起脹浮動夾具12，合上膨脹夾具20，膨脹夾具可隨膨 脹管徑向膨脹動態(tài)加持，三抓卡盤10松開左移，此時膨脹管試樣右端固定，左端和徑向 自由。徑向變形傳感器13固定在膨脹管試樣11的外表面，傳感器數(shù)量6組，在螺紋連 接處間距300mm布置2組傳感器，其余傳感器間距1500mm。
4)、膨脹試驗。在端部密封法蘭19中心接上高壓水壓系統(tǒng)21，高壓水壓系統(tǒng)21通入高壓水，液壓載荷保持在20.1MPa，同時控制油缸1施加一定的拉伸載荷，使膨脹錐 17在拉伸載荷和液壓推動的復(fù)合作用下按8m/s速度由右向左完成整管膨脹，當(dāng)膨脹至膨 脹錐17從膨脹管試樣11左端脫出時，完成膨脹試驗。
5)、數(shù)據(jù)采集及分析。傳感器系統(tǒng)記錄并輸出膨脹錐17起脹液壓力為 628.IkN,在起脹之后的位移值為9388mm、速度值為8m/s，液壓載荷保持在20.1MRi時 通過管體時的拉伸載荷為251.0kN，通過螺紋連接部位時的拉伸載荷為327.7kN，膨脹管 試樣11管體徑向膨脹應(yīng)力平均值為633.9MRI，膨脹管試樣11螺紋接頭徑向膨脹應(yīng)力平 均值為737.4MPa，實體膨脹管試樣11通過13.1 %膨脹試驗，徑向回彈量為(U98mm，膨 脹后外徑為197.36mm，膨脹后壁厚為8.52mm。
通過試驗評價，此規(guī)格帶螺紋連接結(jié)構(gòu)的實體膨脹管經(jīng)過膨脹后螺紋結(jié)構(gòu)仍可 滿足20.1MRI的密封能力，螺紋接頭未發(fā)生泄漏失效，實體膨脹管管體未發(fā)生開裂等失 效，在膨脹速度為8m/s的液壓拉伸復(fù)合膨脹作業(yè)施工時，液壓20.1MRI時膨脹所需最大 拉伸載荷約為330kN，徑向回彈較小，膨脹性能良好，滿足井下膨脹作業(yè)對膨脹管性能 要求，
拉桿6、膨脹錐17和端部密封法蘭19可根據(jù)試樣規(guī)格的不同而更換，以滿足實 體膨脹管不同規(guī)格、不同膨脹率的需求。
油缸可提供0 2000KN軸向可控機(jī)械拉伸載荷；水壓系統(tǒng)可提供0 80MRi 液壓力，并可實現(xiàn)可調(diào)控制。
本發(fā)明裝置采用微機(jī)電液伺服系統(tǒng)控制方式實現(xiàn)力、位移閉環(huán)控制，且兩種方 式可平滑切換。
權(quán)利要求
1. 一種對實體膨脹管進(jìn)行復(fù)合載荷膨脹試驗的方法，本方法通過實體膨脹管復(fù)合 加載膨脹試驗裝置來實現(xiàn)，所述的實驗裝置包括加載機(jī)架、膨脹試驗系統(tǒng)、膨脹夾持系 統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)，加載機(jī)架由端橫梁(15)、導(dǎo)軌(2)、導(dǎo)向橫梁(3)、中橫梁(8)、機(jī)架 側(cè)壁組成，膨脹試驗系統(tǒng)包括液壓油缸(1)、活塞桿(23)、拉桿(6)、膨脹錐(17)、定位 法蘭(16)和高壓注水機(jī)構(gòu)(21)，液壓油缸(1)、活塞桿(23)、拉桿(6)、膨脹錐(17)順 次連接構(gòu)成機(jī)械拉伸膨脹實驗裝置，定位法蘭(16)、高壓注水機(jī)構(gòu)(21)和膨脹錐(17)構(gòu) 成液壓膨脹實驗裝置，膨脹夾持系統(tǒng)包括三抓卡盤(10)、起脹浮動夾具(12)、膨脹夾具 (20)和定位法蘭(16)，三抓卡盤(10)和起脹浮動夾具(12)作為端部起脹試驗時夾持試 驗試樣(11)的定徑膨脹夾持裝置，膨脹夾具(20)和定位法蘭(16)作為膨脹管膨脹試驗 時夾持試驗試樣(11)的變徑膨脹夾持裝置，傳感器系統(tǒng)包括位移及速度傳感器(25)、力 傳感器(4)、徑向變形傳感器(13)和液壓傳感器(22)，位移及速度傳感器(25)設(shè)于活塞 桿(23)上，導(dǎo)向橫梁(3)上設(shè)有力傳感器(4)，膨脹夾持系統(tǒng)夾持的試樣(11)外表面沿 周向設(shè)有2 8個徑向變形傳感器(13)，密封法蘭(19)上設(shè)有液壓傳感器(22)，其特征 在于所述的方法包括如下步驟1)、試樣及膨脹錐準(zhǔn)備準(zhǔn)備試驗用實體膨脹管試樣一根，選擇試驗用膨脹錐，膨 脹錐外徑與實體膨脹管試樣膨脹后內(nèi)徑相同，計算膨脹錐膨脹幅度膨脹錐膨脹幅度=(膨脹錐外徑_實體膨脹管試樣內(nèi)徑)/實體膨脹管試樣內(nèi)徑2)、端部起脹將準(zhǔn)備實施膨脹試驗的實體膨脹管試樣(11)內(nèi)部穿入拉桿(6)，將 拉桿(6)和膨脹管試樣(11) 一起裝入膨脹試驗裝置，用三抓卡盤(10)和定位法蘭(16)將 膨脹管試樣(11)固定，確保試樣(11)中心、拉桿(6)和油缸活塞(23)中心同軸，調(diào)整 試樣(11)位置使試樣(11)右端伸出定位法蘭(16)外500 800mm，拉桿(6)右端裝配 上膨脹錐(17)，左端與導(dǎo)向橫梁(3)鉸接，將中橫梁⑶通過液壓銷釘固定在機(jī)架側(cè)壁的 銷孔(9)上，使膨脹管試樣(11)左端固定，右端自由，在加載機(jī)架側(cè)壁上的銷孔(9)內(nèi) 裝入起脹浮動夾具(12)，調(diào)整夾具(12)夾持直徑與膨脹管試樣(11)外徑相符合并牢固夾 持，在油缸活塞(23)的帶動下，導(dǎo)向橫梁(3)通過拉桿(6)牽引膨脹錐(17)以1 9m/ s的速度由右向左對試樣(11)進(jìn)行端部起脹，起脹長度500 800mm ；3)、膨脹試驗準(zhǔn)備端部起脹完成后，膨脹管試樣(11)起脹端焊接端部密封法蘭 (19)，中橫梁⑶上的液壓銷釘從銷孔(9)收回，控制中橫梁⑶和導(dǎo)向橫梁(3)左移， 移動至使端部密封法蘭(19)固定在定位法蘭(16)上，從加載機(jī)架側(cè)壁上的銷孔(9)內(nèi) 卸去起脹浮動夾具(12)，合上膨脹夾具(20)，三抓卡盤(10)松開左移，此時膨脹管試樣 (11)右端固定，左端和徑向自由，徑向變形傳感器(13)固定在膨脹管試樣(11)的外表 面，徑向變形傳感器數(shù)量2 8組，間距500 1500mm ；4)、膨脹試驗實體膨脹管膨脹試驗按以下三種方式中任何一種來實現(xiàn)a、機(jī)械拉伸膨脹試驗開動油缸⑴通過活塞桿(23)和導(dǎo)向橫梁(3)帶動拉桿(6) 牽引膨脹錐(17)，控制油缸(1)施加拉伸載荷50KN 2000KN，或者控制膨脹錐(17) 以lm/s 20m/s的膨脹速度由右向左完成整管膨脹，當(dāng)膨脹至膨脹錐(17)從膨脹管試 樣(11)左端脫出時，完成膨脹試驗；b、液壓膨脹試驗撤去拉桿(6)，收回導(dǎo)向橫梁(3)，在端部密封法蘭(19)中心 接上高壓水壓系統(tǒng)(21)，高壓水壓系統(tǒng)(21)通入高壓水，控制高壓水壓載荷IOMPa SOMPa推動膨脹錐(17)由右向左完成整管膨脹，當(dāng)膨脹至膨脹錐(17)從膨脹管試樣(11) 左端脫出時，完成膨脹試驗；C、機(jī)械液壓復(fù)合膨脹試驗在端部密封法蘭(19)中心接上高壓水壓系統(tǒng)(21)，高 壓水壓系統(tǒng)(21)通入高壓水，液壓載荷為IOMPa 50MPa，同時開動油缸(1)通過活 塞桿(23)和導(dǎo)向橫梁(3)帶動拉桿(6)牽引膨脹錐(17)，控制油缸⑴施加拉伸載荷 50KN 2000KN，使膨脹錐(17)在拉伸載荷和液壓推動的復(fù)合作用下按lm/s 20m/s 速度由右向左完成整管膨脹，當(dāng)膨脹至膨脹錐(17)從膨脹管試樣(11)左端脫出時，完成 膨脹試驗；5)、數(shù)據(jù)采集及分析膨脹過程中傳感器系統(tǒng)記錄并輸出膨脹錐(17)的位移值、 速度值、膨脹時的拉伸載荷值、膨脹管試樣膨脹過程中徑向的應(yīng)力應(yīng)變與膨脹后的回彈 變形，液壓膨脹時的液壓大小，使用常規(guī)超聲波測厚儀及游標(biāo)卡尺測量膨脹后試樣的壁 厚、外徑以及軸向收縮量，通過這些參數(shù)的分析，對實體膨脹管試樣的膨脹性能進(jìn)行評 價。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對實體膨脹管進(jìn)行復(fù)合載荷膨脹試驗的方法，包括如下步驟1)試樣及膨脹錐準(zhǔn)備，2)端部起脹，3)膨脹試驗準(zhǔn)備，4)膨脹試驗按以下三種方式中任何一種來實現(xiàn)a、機(jī)械拉伸膨脹試驗，b、液壓膨脹試驗，c、機(jī)械液壓復(fù)合膨脹試驗，5)數(shù)據(jù)采集及分析。本發(fā)明通過軸向可控機(jī)械拉伸載荷和液壓力，配合相應(yīng)的膨脹錐頭，實現(xiàn)對實體膨脹管整管進(jìn)行機(jī)械拉伸膨脹或液壓膨脹或機(jī)械拉伸與液壓復(fù)合膨脹試驗，并可實時測量膨脹試驗過程中膨脹錐的位移、速度、拉伸載荷、液壓壓力和實體膨脹管徑向變形數(shù)據(jù)，本發(fā)明為實體膨脹管膨脹性能檢測、研究評價、膨脹管連接結(jié)構(gòu)研究和改進(jìn)提供了一種實驗室內(nèi)有效模擬實際工況的膨脹試驗方法。
文檔編號G01N3/10GK102023118SQ201010507489
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者上官豐收, 馮耀榮, 劉強(qiáng), 林凱, 申昭熙 申請人:西安三環(huán)科技開發(fā)總公司