第五屆中國海洋工程裝備論壇——中國石油集團(tuán)技術(shù)研究院的院長秦延龍：深水高壓藏試驗技術(shù)研究
海洋油氣資源豐富，世界海洋油氣資源開發(fā)的持續(xù)提速推動著海洋工程裝備市場的發(fā)展和擴(kuò)大，全球海洋石油資源量月1350億噸，天然氣資源月140萬億立方米，海工市場年需求大于650億美元，尤其水設(shè)備市場呈直線趨勢發(fā)展，隨著深水海洋資源開發(fā)活動的增加，越來越多的水下裝備和儀器將出現(xiàn)，影響水下設(shè)備使用安全的一個重要因素就是由于水深增加導(dǎo)致的靜水壓力增加，給水下裝備的制造和運行安全帶來巨大挑戰(zhàn);為此，世界上一些國家都著手建立了規(guī)模宏大的深海環(huán)境實驗室，為潛艇結(jié)構(gòu)艙段、各類前期、水下生產(chǎn)設(shè)施、探測等工作在水下的深海裝備進(jìn)行耐壓結(jié)構(gòu)測試、水密性檢測、設(shè)備調(diào)試等測試服務(wù)。
設(shè)備的優(yōu)勢
方便快捷：首次采用自動密封縮緊結(jié)構(gòu)的，大幅降低了安裝和密封的工作量。
測試精度高：采用了自動加載卸壓技術(shù)，能夠長時間保壓，由計算機(jī)自動進(jìn)行壓力補(bǔ)償控制，提高了測試精度
性能先進(jìn)：選用了水下攝像和證明系統(tǒng)，能隨時監(jiān)測模型在試驗中的狀態(tài)
承壓試驗技術(shù)
試驗?zāi)康模褐饕槍﹂L期服役在深水條件下的海工結(jié)構(gòu)物，進(jìn)行投入使用前的承壓強(qiáng)度檢測，以確保其服役的安全可靠性。
(1)海底管道承壓試驗(分段模型)
試驗?zāi)Ｐ停阂阅撤墼?500m水深的海油氣混輸管道進(jìn)行承壓試驗研究，進(jìn)行其抗壓潰能力評估。
設(shè)計思想：影響海底管道使用安全的主要為環(huán)向應(yīng)力，采用原型的節(jié)段，兩端加裝封閉頭。
結(jié)果判斷方法：利用應(yīng)變測量數(shù)據(jù)進(jìn)行管道應(yīng)力計算，測試結(jié)果表明結(jié)構(gòu)應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度
(2)1：3的潛器模型承壓試驗(縮尺模型)
實驗?zāi)Ｐ停阂阅持饕墼跐撍畢^(qū)域的自主航行潛器為原型，進(jìn)行承壓試驗研究，驗證結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性。
(3)小結(jié)
分段模型設(shè)計可以指導(dǎo)長度較長，無法進(jìn)行縮尺設(shè)計的水下跨接管、海底管道等結(jié)構(gòu)進(jìn)行承壓試驗研究，縮尺模型設(shè)計可以評估大型結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性，對由多種不同結(jié)構(gòu)型式的器件連接而成復(fù)雜海工結(jié)構(gòu)物，可以采用分段劃分試驗方法，對關(guān)鍵部件采用原型測試。
三、疲勞實驗技術(shù)
試驗?zāi)康模褐饕槍︻l繁在水下作業(yè)的人。
外壓變化疲勞實驗方法，將模型防止在高壓艙內(nèi)部，利用艙室防疲勞損傷的優(yōu)勢，進(jìn)行高壓艙內(nèi)部壓力變化控制，進(jìn)而使模型經(jīng)受預(yù)期的外部循環(huán)受壓載荷。
內(nèi)壓變化疲勞實驗方法：主要為保護(hù)高壓艙而提出一種內(nèi)壓疲勞實驗方法，在外壓恒定的條件下通過給模型內(nèi)部的反復(fù)加、卸載，實現(xiàn)了模型的外壓交變載荷變化。
(1)取樣設(shè)備疲勞實驗
實驗?zāi)Ｐ歪槍顒釉?00m水深以內(nèi)的某取樣設(shè)備進(jìn)行疲勞實驗研究，測試該取樣設(shè)備的使用壽命。
試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計：模型直徑219mm，長度1000mm。
分析校核，在分析中建立該疲勞模型的有限元模型，使用殼單元模擬模型結(jié)構(gòu)。
實驗加載：使用采用外壓變化疲勞試驗方法進(jìn)行，根據(jù)試驗工藝設(shè)定進(jìn)行多段壓力設(shè)定，每段壓力保持1分鐘，采用循環(huán)升降壓方式進(jìn)行實驗，實驗共分三次進(jìn)行，第一次為預(yù)壓，第二次試驗時進(jìn)行應(yīng)變測量。
結(jié)果分析：實驗中按照取樣設(shè)備疲勞壽命進(jìn)行試驗，當(dāng)循環(huán)加載次數(shù)達(dá)到結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計值500次時，根據(jù)應(yīng)變變化性腺進(jìn)行結(jié)果判斷，結(jié)果顯示此時模型表面應(yīng)變。
(2)小結(jié)
疲勞實驗主要針對工作水深經(jīng)常變化的儀器設(shè)備進(jìn)行，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計可能將壓力轉(zhuǎn)化為拉力，進(jìn)而發(fā)生疲勞，在要求較高的疲勞實驗中，在所貼的應(yīng)變片所測量得到的數(shù)值可能無法真實反映易發(fā)生疲勞位置的應(yīng)力變化。
四、水密性實驗技術(shù)
試驗?zāi)康模褐饕槍σ恍┰谒鹿ぷ鞯膬x器設(shè)備抗靜透水性等測試，進(jìn)行工作可靠性分析。
(1)海底電纜功能性實驗
實驗?zāi)Ｐ停翰捎?ldquo;額定電壓0.6/1KV及以下聚乙烯絕緣力電纜原型號，可進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
實驗方案：處理好的電纜一端與水下攝像系統(tǒng)相連接，另一段與外部視頻檢測系統(tǒng)相連接，此時進(jìn)行信號檢測，檢測證明連接正常后，準(zhǔn)備進(jìn)行實驗檢測。
實驗加載：通過注水加壓進(jìn)行實驗測試，壓力分級加載最大壓力為15mpa
試驗結(jié)果：經(jīng)過24小時在15MPa
(2)水下閥門水密形式研究
試驗?zāi)Ｐ停阂运乱簤厚R達(dá)的密封閥門
試驗結(jié)論：本實驗經(jīng)過24小時保壓測試后結(jié)束，實驗?zāi)Ｐ臀匆娒黠@變形，同時對實驗加載截至進(jìn)行取樣分析。
(3)小結(jié)
影響水下電纜和水下閥門的使用安全因素主要為在深水高壓環(huán)境下，對結(jié)構(gòu)的功能性影響以及水密影響
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