一種全尺寸非金屬管材最小彎曲半徑測試方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及最小彎曲半徑測試及驗證技術領域，特別涉及一種全尺寸非金屬管材最小彎曲半徑測試方法及系統。
【背景技術】
[0002]耐腐蝕性能優良的非金屬管材正成為油氣集輸用管線的一個重要選擇。非金屬管材尤其是增強熱塑性復合管最大的優點就是柔性好，具有很小的彎曲半徑，這一優勢使得卷管法鋪設成為可能，大大節省了鋪設成本；同時使得長距離管材的存儲與輸運變得十分便利。但在非金屬管材存儲、安裝和正常使用過程中，當其受到的彎曲超過其最小彎曲半徑(包括最小存儲彎曲半徑和最小工作彎曲半徑)時，管材的各個組成單元受到彎曲影響，其性能指標會明顯下降，將嚴重影響非金屬管材的服役性能和使用壽命。因此，對不同類型的非金屬管產品，如何通過模擬工況的系列實驗來確定該類管材的最小彎曲半徑；同時，對制造商提供的非金屬管材的最小彎曲半徑，如何開展系列試驗，以驗證其是否滿足性能需要，成為當前亟需解決的問題。
[0003]對于非金屬管材最小彎曲半徑測試，國際上現有的實驗裝置都是針對某一特點彎曲半徑制成的固定占座，然后將管材按照占座的形狀進行敷設，以其達到占座的彎曲半徑。每次測試只能形成一種彎曲半徑模擬，如果要做幾組不同半徑的彎曲測試，則需要制造幾個不同半徑的固定占座，這樣實施與操作起來便非常的不便。
[0004]中國專利公開號為CN102506665A的文件，采用兩扇相同形狀尺寸的面板以及配套的螺栓制備了一種用于海洋柔性管纜最小彎曲半徑測試的可變彎曲半徑實驗裝置，它通過調整圓弧螺栓與水平螺栓的距離形成不同彎曲半徑的構型線。但也僅僅能夠滿足半徑從I米到3米范圍(且必須是0.5米增量)的彎曲半徑要求，未明確管材最小彎曲半徑下性能評判準則。當管材最小彎曲半徑未明確時，也無法通過該裝置進行試驗確定。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術的不足，提供了一種法簡單可行、試驗周期短的一種全尺寸非金屬管材最小彎曲半徑測試方法及系統。
[0006]為達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]一種全尺寸非金屬管材最小彎曲半徑測試系統，包括試驗箱，設置在試驗箱中測試平臺，試驗箱中還配置有加熱系統；所述測試平臺上設置有通過液壓傳動裝置帶動做往復直線運動的傳動桿，傳動桿端部安裝有用于卡緊試驗管樣中部的卡管器，液壓傳動控制系統與液壓傳動裝置連接，測試平臺上以傳動桿為中心線，等距離對稱設置若干個分別用于裝配滑動螺栓和固定螺栓的滑動凹槽和螺孔；通過調整滑動螺栓在滑動凹槽內的位置與固定螺栓完成對不同口徑試驗管樣的夾持，靜水壓爆破試驗機通過承壓膠管與所述試驗管樣連接，靜水壓爆破試驗機連接有水壓控制系統，通過水壓控制系統設置相應的水壓試驗參數。
[0008]進一步，所述傳動桿通過兩個可調固定粧固定在所述測試平臺上。
[0009]進一步，所述可調固定粧由夾持環和雙頭螺栓構成，所述雙頭螺栓兩端分別連接夾持環和測試平臺。
[0010]進一步，所述固定螺栓和所述滑動螺栓的上端均設置有轉動套筒。
[0011 ] 進一步，所述卡管器為對開式，通過兩個對半卡環實現閉合，卡管器通過螺栓與傳動桿固定。
[0012]進一步，所述卡管器內設置多個夾緊塊，并采用夾緊螺栓固定，實現卡緊不同口徑的管材。
[0013]一種測試全尺寸非金屬管材最小存儲彎曲半徑的方法，包括以下步驟:
[0014](I)樣品準備:截取試驗管樣；
[0015](2)管材連接:將試驗管樣連接于靜水壓爆破試驗機；
[0016](3)放置試樣:首先將試驗管樣中部夾持在卡管器中；然后根據試驗管樣的長度和外徑，確定滑動螺栓和固定螺栓的位置，完成對試驗管樣兩端的夾持固定；
[0017](4)彎曲系統設置:將兩個固定螺栓的距離設定為弦長，結合初步確定的試驗管樣存儲彎曲半徑，計算管材中部移動的距離，將該數據輸入到液壓傳動控制系統，并設定往復彎折次數；
[0018](5)彎折試驗:開啟液壓傳動控制系統，通過液壓傳動裝置帶動卡管器使試驗管樣發生往復彎折；
[0019](6)承壓性能測試:彎折試驗結束后，恢復試驗管樣為平直狀態，向試驗管樣內充滿水，密閉后啟動非金屬管材靜水壓爆破試驗系統，按照試驗管樣標準要求，進行靜水壓性能和短時失效壓力測試；
[0020](7)結果判定:如果試驗管樣的靜水壓性能或短時失效壓力低于或高于標準要求，則減小或增大設定的存儲彎曲半徑，重復以上步驟，直至到達標準要求的臨界點，此時設定的存儲彎曲半徑即為試驗管樣的最小存儲彎曲半徑。
[0021]進一步，步驟(5)中將試驗樣品往返彎曲10次。
[0022]一種測試全尺寸非金屬管材最小工作彎曲半徑的方法，包括以下步驟:
[0023](I)樣品準備:截取試驗管樣(7);
[0024](2)管材連接:將試驗管樣連接于靜水壓爆破試驗機(13);
[0025](3)放置試樣:首先將試驗管樣(7)中部夾持在卡管器(5)中；然后根據試驗管樣
(7)的長度和外徑，確定滑動螺栓(4)和固定螺栓(8)的位置，完成對試驗管樣兩端的夾持固定;
[0026](4)彎曲系統設置:將兩個固定螺栓(8)的距離設定為弦長，結合初步確定的試驗管樣(7)工作彎曲半徑，計算管材中部移動的距離，將該數據輸入到液壓傳動控制系統
(16)；
[0027](5)狀態調整:開啟液壓傳動控制系統，通過液壓傳動裝置帶動卡管器使試驗管樣處于設定的工作彎曲半徑狀態下，隨后將試驗管樣充滿水后密封，開啟加熱系統，設定試驗溫度，并保持該狀態到要求時間；
[0028](6)承壓性能測試:狀態調整結束后，啟動非金屬管材靜水壓爆破試驗系統，按照試驗管樣標準要求，進行靜水壓性能和短時失效壓力測試；
[0029](7)結果判定:如果試驗管樣在設定工作彎曲半徑下的承壓性能滿足標準要求，則繼續彎曲管材，縮小彎曲半徑，重復以上步驟，直至非金屬管材的承壓性能達到標準要求的臨界值，此時的彎曲半徑即試驗管樣的最小工作彎曲半徑。
[0030]本發明提供了一種測試最小工作彎曲半徑的方法及試驗系統。該方法的基本原理是將試驗管材進行重復往返彎折(按最小存儲彎曲半徑)，或將試驗管材固定在彎曲試驗平臺上，施加載荷使其彎曲至一定的彎曲半徑(按最小工作彎曲半徑)，隨后通過靜水壓和爆破試驗系統測試非金屬管材在彎折狀態調節后或一定彎曲半徑狀態下的承壓性能，以靜液壓性能和短時失效壓力值(應符合相關標準要求)來評定非金屬管材的最小存儲彎曲半徑和最小工作彎曲半徑。
[0031]本發明的有益效果是:
[0032]1、本發明提供了一種測試全尺寸非金屬管材最小彎曲半徑(包括最小存儲彎曲半徑和最小工作彎曲半徑)的方法，并給出了明確的判定依據。測試方法簡單可行、試驗周期短，判定依據與產品標準要求一致，簡單明了。
[0033]2、根據需要，在液壓傳動控制系統中設置相應參數(如位移量、往復次數等)后，即可驅動液壓傳動裝置帶動試驗管樣進行往復彎折，或靜止于某彎曲半徑狀態下。該設置簡單易行，自動化程度及測試效率高。
[0034]3、對試驗管樣完成往復彎折，或設置于某彎曲半徑狀態下之后，即可通過在水壓控制系統中設置相應的水壓試驗參數(如壓力、溫度、時間等)，隨后可自動完成對所述試驗管樣的靜液壓性能(短期和長期)和短時失效壓力測試。
[0035]本發明的試驗裝置中的試驗箱除了具有安全防護作用外，配置的加熱系統可完成不同溫度條件下全尺寸非金屬管材最小彎曲半徑的評定。
[0036]1、夾持試驗管樣的兩固定螺栓之間的距離(弦長)固定可測，樣品彎曲半徑確定后，可通過公式計算管體弧長，通過液壓傳動裝置帶動卡管器使試驗管樣發生彎曲并達到計算弧長值。
[0037]2、通過選擇滑動螺栓和固定螺栓的位置，并調整滑動螺栓和固定螺栓(8)之間的距離，可完成不同長度、不同口徑、不同彎曲半徑管材樣品的測試。
[0038]進一步，試驗裝置中卡管器為對開式，并設置多個夾緊塊，可實現不同口徑管材的夾持與評定。
[0039]進一步、在所述固定螺栓和所述滑動螺栓的上端均設置有轉動套筒，方便所述試驗管樣彎折時的自由移動，