УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ТРУБ НАТУРНЫХ РАЗМЕРОВ МОРСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ СОВМЕСТНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ИЗГИБА И ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности, к устройствам, установкам и стендам для исследования прочностных характеристик образцов труб для наземных и морских трубопроводов путем раздельного или совместного приложения к ним нагрузок, действующих в процессе различных способов укладки и эксплуатации (осевые нагрузки, знакопеременный изгиб, внутреннее и наружное гидростатическое давление), с одной установки образца без применения дополнительного оборудования.
Известна гидравлическая машина для испытания труб на растяжение, состоящая из основания с установленными на нем двумя гидроцилиндрами, поршни которых являются продолжением колонн, закрепленных в траверсе, цанговых захватов, закрепленных соосно на основании и траверсе, сегменты которых соединены упругоподатливыми элементами для крепления испытуемой трубы (RU №2157985, С2, 16.06.98 г.).
Недостатками известной машины являются ограничения по размерам диаметра образцов испытываемых труб, а также невозможность реализации других видов их нагружения (сжатие, изгиб, нагружение гидростатическим давлением).
Известна установка для испытания труб трубопроводов на прочность и герметичность, состоящая из рамы, имеющей на своих торцах упорные пальцы, на которых с одной стороны рамы установлена перемещаемая с помощью гидроцилиндра каретка с подвижной съемной заглушкой, а на другой - неподвижная съемная заглушка. Каждая из заглушек снабжена уплотнительным и стопорным элементами, а одна из заглушек соединена с системой создания внутреннего испытательного давления (RU №2327129, С2, 17.07.06 г.).
Недостатками известной установки являются необходимость перемонтажа гидроцилиндра с внутренней стороны рамы на наружную и наоборот, для приложения к образцу сжимающего или растягивающего усилий, невозможность приложения к образцу изгибающего момента, а также работы в условиях приложения наружного гидростатического давления.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа универсальная испытательная установка, содержащая образец трубы с герметично заглушенными торцами, в объеме которого возможно создание внутреннего давления заданного уровня и силовую раму с гидравлической системой приложения к образцу сжимающих или растягивающих усилий. Для проведения совместных испытаний образца на внутреннее давление, растяжение-сжатие и изгиб используется дополнительное оборудование. Оно имеет два моментных плеча, монтируется на противоположных концах образца и служит для передачи на образец изгибающего момента определенного знака путем приложения осевых распорных усилий к концам моментных плеч установленным между ними мощным домкратом. Нагружение образца изгибающим моментом противоположного знака производится путем перемоитажа моментных плеч с их разворотом на 180 градусов. Испытания образца на воздействие наружного гидростатического давления в составе установки не проводятся. Они выполняются отдельно с демонтажем образца из ее состава.(МОУА Gas Transmission Ltd, June 2006, exhibit J-IORVL-00599, Attachment JRP_R5_53, p.78, 79, 81) - прототип.
Недостатками известной установки является невозможность:
- приложения к испытываемому образцу изгибающего момента без монтажа на концах образца дополнительного оборудования в виде мощного домкрата и моментных плеч, которые не входят в состав установки;
- приложения к образцу знакопеременного изгибающего момента, реализующегося при S-методе укладки трубопровода, без перемонтажа моментных плеч и их разворота на 180 градусов, поскольку установленный между моментными плечами домкрат может прикладывать к их концам только распорные осевые усилия;
- проведения испытаний образца на воздействие наружного гидростатического давления без его демонтажа из состава установки.
В основу полезной модели положена задача создать универсальное устройство, возможности которого позволяют проводить как раздельные, так и совместные испытания образцов труб трубопроводов на воздействие осевых нагрузок, знакопеременного изгибающего момента и гидростатического давления, как наружного, так и внутреннего, с одной установки образца и без применения дополнительного оборудования в сочетаниях, близких к различным способам укладки труб и условиям эксплуатации сухопутных и морских трубопроводов.
Полезная модель поясняется чертежами с нумерацией элементов, входящих в ее состав (фиг.1-3).
На фиг.1 изображен фронтальный вид устройства.
На фиг.2 изображен вид сбоку.
На фиг.3 представлено продольное сечение по осям установочных поворотных плит.
Расшифровка нумерации представлена ниже в разделе описания полезной модели.
Для решения поставленной задачи в заявляемом устройстве содержатся сборная силовая рама, в состав которой входит основание, состоящее из двух параллельно расположенных опорных кронштейнов 1, плиты-стяжки 2, поворотной в вертикальной плоскости установочной плиты 3, ось поворота которой монтируют в отверстия кронштейнов с подшипниками, две вертикальные шахты 4 и 5, установленные на опорных кронштейнах 1, на верхних концах которых расположены кронштейны 6 с плитой-стяжкой 7 аналогичные опорным. Верхние кронштейны отличаются от нижних наличием обойм с роликами 8 и профилем отверстий под поворотную ось верхней установочной плиты 9, которые кроме поворота в вертикальной плоскости обеспечивают возможность ее вертикального перемещения. Испытываемый образец 10 с приваренными фланцами 11 и герметичными крышками 12 монтируют в устройство в горизонтальном положении путем крепления фланцев к установочным поворотным плитам. При этом длина образца выбрана постоянной и рассчитана из условия расположения поворотной оси верхней установочной плиты в средней части профиля отверстий под ее установку в кронштейнах. Два гидроцилиндра 13, расположенные в полостях шахт и закрепленные через тяги на верхней и нижней установочных плитах в плоскости осей их вращения, обеспечивают бесповоротное приложение к образцу усилий растяжения или сжатия. Над нижними и под верхними кронштейнами положение шахт фиксируют четырьмя стяжками 14.
Два гидроцилиндра 15, являющиеся элементами заявляемого устройства, соединенные через тяги с обухами установочных поворотных плит, обеспечивают за счет наличия плеча изгиба, воздействие на образец знакопеременного изгибающего момента путем приложения к обухам распорных или стягивающих усилий. Во внутренней полости образца возможно создание гидростатического давления уровня, требуемого по условиям эксперимента.
Устройство спроектировано исходя из возможности проведения совместных испытаний образцов труб в условиях воздействия наружного гидростатического давления до 50 МПа в камере наземного гндробарического стенда ДК-600 ФГУП «Крыловский государственный научный центр».
Использование предлагаемой полезной модели позволит реализовывать как раздельные, так и совместные режимы нагружения образцов труб с одной установки и без применения дополнительного оборудования с любым сочетанием прилагаемых нагрузок, максимально приближенных по величинам к реально действующим в условиях укладки и эксплуатации труб сухопутных и морских трубопроводов.