專利名稱：一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機的制作方法
技術領域：
本實用新型材料性能研究與測試設備技術領域，具體涉及一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機。
背景技術：
隨著我國石油工業的發展，深井、超深井、高壓氣井、高溫高壓井等苛刻工況條件的油氣井越來越多，這些井對石油管材的性能和質量要求越來越高，也迫切需要開發品種更多的新型管材。在新型管材開發中，為了準確反映管材服役條件和失效工況，科學地評價出管材的極限承載能力和適用性，需要建立一套全尺寸復合載荷力學試驗系統，用于模擬實際載荷條件，包括內壓、外壓、軸向拉伸和壓縮、扭轉、橫向力和溫度等單項或復合載荷。但國內目前還沒有開發出該類試驗系統，國外據報道有成型的試驗系統，但該系統售價高達近億元人民幣，因此只有極少的企業才進行這種試驗，結果導致一方面嚴重制約新型管材研發進度水平，另一方面由于不能對石油管材進行必要的測試，導致存在性能缺陷的管材進入油田，從而造成油田存在嚴重的安全隱患，甚至發生重大失效事故。
實用新型內容本實用新型提供一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，以克服現有技術存在的不能對石油管材進行全尺寸性能評價的問題。為克服現有技術存在的問題，本實用新型所采用的技術方案是一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，包括平行設置的后部載荷平臺、中間載荷平臺及活動平臺，所述后部載荷平臺與中間載荷平臺之間通過固定螺母連接有多個橫梁，中間載荷平臺與活動平臺之間設置有多個液壓缸，活動平臺的底部設置有滑輪，滑輪下部設置有導軌；所述后部載荷平臺、中間載荷平臺及活動平臺的中心均設有柱形孔，柱形孔上設置有試樣連接固定件，所述液壓缸與控制單元連接。上述試樣連接固定件是卡瓦。上述試樣連接固定件是螺母結構。上述后部載荷平臺與中間載荷平臺之間的下部橫梁上跨設有導軌，在導軌上滑動設置有活動底座。上述活動底座上設置有臥式加熱爐，所述臥式加熱爐與控制單元連接。上述活動底座上設置有外壓擠毀容器，所述外壓擠毀容器與控制單元連接。上述活動底座上設置有彎曲框架測試組件，所述曲框架測試組件與控制單元連接。與現有技術相比，本實用新型的優點是I、采用臥式結構，主載荷框架采用臥式結構可以實現對較長管狀或長條狀試樣施加軸向拉伸、壓縮大型載荷，其軸向拉伸載荷可達到5000噸，較目前立式結構，更方便框架的安放和和試樣的安裝。[0013]2、采用組合結構，配備外壓擠毀容器、彎曲框架、臥式加熱爐、內壓/外壓增壓裝置等，在一臺試驗機可以實現對試樣施加軸向拉伸/壓縮、內壓/外壓、彎曲、溫度等單項或多項復合載荷試驗。3、主載荷框架設計兩個試樣安放區和兩個量程，根據試樣規格和載荷大小，可實現兩個試樣安放和測試區，并可調節液壓缸的工作數量，實現兩個試驗量程(滿量程和半量程)。4、系統在加載過程中，完全由試樣和載荷平臺承擔載荷，不必采用地基固定，避免了大型載荷加載時對其他約束裝置的依賴，不但增加了可靠性，而且還降低了成本。5、各組合件采用螺紋緊固組合，各種試驗載荷組件可以在活動平臺上自由裝卸，使活動平臺由液壓缸控制移動，使得本實用新型所述的復合載荷力學試驗機具有移動靈活、安裝拆卸容易、維修方便、適應性廣的優點。6、由于采用實物試樣，可以真實的模擬實際工況條件，所以試驗結果能更真實、更直觀的反映了石油管的實際使用性能。它是繼外觀尺寸檢驗、無損探傷、螺紋參數檢測和材質理化分析之后的一種新的評價方式。
圖I是本實用新型實施例I的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例2的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例3的結構示意圖；圖4是本實用新型實施例4的結構示意圖。附圖標記說明如下I-后部載荷平臺2-試樣連接固定件 3-固定螺母4-連接堵頭5-橫梁6-中間載荷平臺7-活動載荷平臺8-導軌9-滑輪10-液壓缸11-導軌12-活動底座13-加熱爐14-外壓擠毀容器 15-頂彎液壓缸 16-試樣 17-控制單元18-力傳遞連接桿。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型進行詳細地說明。實施例1，參見圖I。一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，包括平行設置的后部載荷平臺I、中間載荷平臺6及活動平臺7，所述后部載荷平臺I與中間載荷平臺6之間通過固定螺母3連接有多個橫梁5，中間載荷平臺6與活動平臺7之間設置有多個液壓缸10，活動平臺7的底部設置有滑輪9，滑輪9下部設置有導軌8 ;所述后部載荷平臺I、中間載荷平臺6及活動平臺7的中心設有柱形孔，柱形孔上設置有試樣連接固定件2，所述液壓缸10與控制單元17連接。所說試樣連接固定件2在本實施例中采用的是螺母結構。軸向拉伸/壓縮加載模式(較短試樣)，測試過程如下對于較短的試樣16，試樣16采用螺母結構固定穿設于中間載荷平臺6和活動載荷平臺7之間，中間載荷平臺6 —端的試樣16端部設置有連接堵頭4。通過液壓缸10移動活動載荷平臺7，對試樣16施加軸向拉伸或壓縮載荷。實施例2，參見圖2 :本實施例的結構同實施例1，不同之處在于，所說的后部載荷平臺I與中間載荷平臺6之間的下部橫梁5上跨設有導軌11，在導軌11上滑動設置有活動底座12。所說的活動底座12上設置有外壓擠毀試驗筒14，所述外壓擠毀容器14與控制單元17連接。本結構可以實現軸向拉伸/壓縮加載模式+外壓加載模式，分別敘述如下軸向拉伸/壓縮加載模式(較長試樣)，測試過程如下對于較長的試樣16，試樣16一端采用螺母結構固定在后部載荷平臺I上，試樣16的端部上設置有連接堵頭4，試樣16的另一端固定在力傳遞連接桿18上，力傳遞連接桿18活動穿設于中間載荷平臺6上，另一端固定在活動載荷平臺7，通過液壓缸10移動活動載荷平臺7，對試樣16施加軸向拉伸或壓縮載荷。外壓加載模式，測試過程如下試樣16設置于擠毀試驗筒14內，擠毀試驗筒14對試樣施加徑向壓力，從而對試樣16實現外壓復合載荷。實施例3，參見圖3。本實施例與實施例2的不同之處在于，所說活動底座12上安裝有彎曲框架測試組件，該彎曲框架測試組件由同軸的兩個彎曲約束臂和兩個頂彎液壓缸15構成，所述彎曲框架測試組件15與控制單元17連接。本結構可以實現軸向拉伸/壓縮+彎曲加載模式，分別敘述如下軸向拉伸/壓縮加載模式，測試過程同實施例2。彎曲加載模式，測試過程如下彎曲框架測試組件移動至試樣16正下方，通過頂彎液壓缸15對試樣16施加載荷產生彎曲形變，從而對試樣16實現彎曲復合載荷。實施例4，參見圖4。本實施例與實施例2的不同之處在于，所說的活動底座12上安裝有臥式加熱爐13，臥式加熱爐13與控制單元17連接。本結構可以實現施加軸向拉伸/壓縮+溫度載荷加載模式，分別敘述如下軸向拉伸/壓縮加載模式，測試過程同實施例2。溫度載荷加載模式，測試過程如下試樣16設置于臥式加熱爐13內，對試樣16施加溫度載荷。本實用新型還可實現軸向拉伸/壓縮+內壓、軸向拉伸/壓縮+溫度+彎曲、內壓+彎曲、內壓+溫度、拉伸/壓縮+內壓+溫度+彎曲等多種加載模式,從而實現復合力學性能的測試。
權利要求1.一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，包括平行設置的后部載荷平臺(I)、中間載荷平臺(6)及活動平臺(7)，所述后部載荷平臺(I)與中間載荷平臺(6)之間通過固定螺母(3)連接有多個橫梁(5)，中間載荷平臺(6)與活動平臺(7)之間設置有多個液壓缸(10)，活動平臺(7)的底部設置有滑輪(9)，滑輪(9)下部設置有導軌(8);所述后部載荷平臺(I)、中間載荷平臺(6)及活動平臺(7)的中心均設有柱形孔，柱形孔上設置有試樣連接固定件(2 )，所述液壓缸(10 )與控制單元(17 )連接。
2.根據權利要求I所述一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，其特征在于所述試樣連接固定件(2)是卡瓦。
3.根據權利要求I所述一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，其特征在于所述試樣連接固定件(2)是螺母結構。
4.根據權利要求1 3中任一項所述一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，其特征在于所述后部載荷平臺(I)與中間載荷平臺(6)之間的下部橫梁(5)上跨設有導軌(11)，在導軌(11)上滑動設置有活動底座(12)。
5.根據權利要求4所述一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，其特征在于所述活動底座(12)上設置有臥式加熱爐(13)，所述臥式加熱爐(13)與控制單元(17)連接。
6.根據權利要求4所述一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，其特征在于所述活動底座(12)上設置有外壓擠毀容器(14)，所述外壓擠毀容器(14)與控制單元(17)連接。
7.根據權利要求4所述一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，其特征在于所述活動底座(12 )上設置有彎曲框架測試組件(15 )，所述曲框架測試組件(15 )與控制單元(17)連接。
專利摘要本實用新型屬于材料性能研究與測試設備技術領域，具體涉及一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機。現有技術的試驗機不能對石油管材進行全尺寸性能評價。為克服現有技術存在的問題，本實用新型所采用的技術方案是一種石油管材全尺寸復合載荷力學試驗機，包括平行設置的后部載荷平臺、中間載荷平臺及活動平臺，所述后部載荷平臺與中間載荷平臺之間連接有多個橫梁，中間載荷平臺與活動平臺之間設置有多個液壓缸，活動平臺的底部設置有滑輪，滑輪下部設置有導軌；所述后部載荷平臺、中間載荷平臺及活動平臺的中心均設有柱形孔，柱形孔上設置有試樣連接固定件，所述液壓缸與控制單元連接。本實用新型可以對石油管材進行全尺寸性能評價。
文檔編號G01N3/36GK202383034SQ20112053733
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者史交齊, 張鍥石, 楊析 申請人:西安三維應力工程技術有限公司