SY∕T 7605-2020 石油天然气钻采设备海洋立管全尺寸疲劳试验方法(石油天然气).pdf
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1、ICS 75.180.10 E 92 中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 7605-2020 石油天然气钻采设备海洋立管全尺寸疲劳试验方法Petroleum drilling and production equipment一Full-size fatigue test method for marine riser 2020 -10-23发布2021-02 -01实施国家能源局发布SY/T 7605-2020 目次前言.rn 1 范围2 规范性引用文件.3 术语和定义4 试验装置.24.1 总则 2 4.2 激振系统.2 4.3 数据采集存储系统.2 4.4 支撑装置.24.5 加压系
2、统24.6 控制系统25 试样设计与制备.2 日试样设计25.2 试样制备6 试验载荷.6.1 载荷类型6.2 试验载荷7 试验准备.3 7.1 测量计算SCF7.2 密封性能测试47.3 试样安装与调整.4 7.4 应变测试要求.4 8 试验. . . 48.1 共振调试4 8.2 疲劳试验48.3 失效判定.5 8.4 试验终止58.5 试验中断处理59 试验结果处理.59.1 试验数据记录59.2 试验数据处理.5 SY/T 7605-2020 9.3 疲劳寿命评估610 试验报告.7 附录A(资料性附录)试样设计示例8附录B(资料性附录)数据记录表-参考文献. . . . . . .1
3、2 II SY/T 7605-2020 目IJ1=1 本标准按照GB!f1.1-2009 0,前力比r0,载荷变化曲弯如图1所示。. 注:平均应力max+战t,.)12,应力比同tii:川6.2 试验载荷j J I I 6.2.1 试验应力范围由委把方确定,调样最大应力max否应高iF材料屈服强度的2/3。6.2.2试验加载应力范围偏差不宜超川要求加载应力范围的1饥在试验结果数据处理时,应按照实际加载的应力范围进行戒劳寿命评甜。用IJ 6.2.3 试验时,应将应力1l围换算成EY.变范围,以便奇数据采集监测。6.2.4 试验时,试样内腔充液加压,压力大小宜与是品除定压力一致。7 试验准备7.1
4、 测量计算SCF7.1.1 在试验之前宜确定试样应力集中位置处的SCF,确定方法执行SY/T10049的相关要求。7.1.2 对于管状对接环焊缝可按公式(1)测量计算SCF,在试样焊缝两侧取不少于6个?m点进行测量。式中:SCF二l叶X1+07X(引T) 11 ( . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 SY/T 7605-2020 e一一环形焊缝两侧管径的最大偏心误差,单位为毫米(mm); T-一焊缝单侧的最小管壁厚度,单位为毫米(mm); T2一一焊缝另一侧的最大管壁厚度,单位为毫米(mm)。7.2 密封性能测试7.2.1 试样内腔有充液要求时,
5、应先进行密封性能测试,测试压力为产品额定压力。7.2.2 密封测试时,应逐级加压到额定压力后进行保压,加压级数不宜少于3级,保压时间不少于15min。7.2.3 保压期间试样应无可见渗漏,压阵应小于额定压力的5%。7.3 试样安装与调整按照5.1.6确定的试样支撑点位置调整支撑跨距,试样上所关注横截面宜处于支撑跨距中间位置。7.4 应变测试要求7.4.1 应变片类型应满足动态应变测试要求。7.4.2 应变片布置位置应避开应力集中区域,距离应力集中截面不小于6倍壁厚。7.4.3 各应变片应在试样所关注横截面的外国面上环形均布,每个横截面布置应变片不少于3个。7.4.4 应变片布置方向应为试样轴向
6、。7.4.5 试样粘贴应变片位置应打磨至见金属光泽,粘贴牢靠。7.4.6 应变片连接线应固定稳固。7.4.7 测试各通道数据信号正常无误。8 试验8.1 共振调试8.1.1 调试时,试样内腔压力不应高于O.5MPao8.1.2 数据采集系统初始化,各通道应变调零。8.1.3 缓慢增加激振系统电动机转速,提高激振频率,使试样振动频率逐步接近试样一次弯曲固有频率。同时,观察数据由线,各通道应变数值是否达到试验要求的应变范围。8.1.4 若振动频率已经达到或超过了试样的一次弯曲固有频率,而应变范围却未达到要求,应|临时停机,调节激振系统激振力。8.1.5 重复进行8.l.2至8.l.4,直至测得的试
7、样应变范围满足试验要求,各通道应变曲线呈现稳定的正弦规律周期性变化为止,记录此时的应变变化频率(即试样加载频率)。8.1.6 试样应变范围达到加载要求并稳定后,数据采集系统开始输出保存加载频率、应变范围和载荷循环次数,数据采集输出5min-15min后,停止调试。8.1.7 检查确认输出保存的各数据应处于正常状态。8.2 疲劳试验8.2.1 共振调试完成后,方可进行疲劳试验,试验可分段进行。8.2.2 开启数据采集系统,将各应变通道数据清零。8.2.3 试样内腔有充液要求时,开启加压控制系统,加载到试验压力后持续保压。8.2.4 再次将各应变通道数据清零,开启变频器,逐渐调大电动机转速,直至达
8、到8.1.5确定的试样4 SY/T 7605-2020 加载频率。8.2.5 观察应变时域信号,当应变范围达到试验要求且振动频率稳定时,开启数据输出保存功能,开始记录试验数据。8.2.6 试验过程中,应实时监测应变时域曲线、内压曲线,如果发现异常,应先减速停机,再停止数据输出后,进行检查。靠近试样检查时,应先泄掉试样内腔介质压力。8.2.7 试验中断继续试验时,应再次按照8.2.2至8.2.4执行。t. 8.3 失效判定t唱. .,. 试样出现穿透裂纹或刺漏时,认定请样失效。|气8.4试验终止吨,咱.飞、电当认定试样失效或达到试验要求的循环加载次数时终止试验。8.5试验中断处理/-1 试验过程
9、因异常情况中断,直口果应变范围在要求范围由,-采集的加载循环次数应累计。9 试验结果处理9.1 试验数据记录I 疲劳试验持续时间较长,分段试验时,每一个时间段为1组数据,每组数据中至少应包含试验起始时间、停止时间、循环守夜各测试点呻亥可l暖内的平均应变范D载频率。试验数据参照附录B中的表B.l统计记录。9.2 试验数据处理9.2.1 试验循环次数. J. I . 11. 疲劳试验最终要确定用于评估海浦立管疲劳寿命的循环次散和试验应为范围。其中,循环次数为各时间段内加载的循环次数之和,按公i式()计算:. (2) 式中:N一一总循环次数;川一第i个疲劳时!时间段内的累计加载循环如A9.2.2 试
10、验应力范围用于疲劳寿命评估的试验应力范围按公式(3)计算:So=E X 107时,m=5.0; S一一基于所选定级别S-N曲线的应力范围。表1各级另IJS-N曲线常数S-N曲线级别19A1llean 19A11lean m=3.0 m=5.0 Bl 13.313 17.256 B2 13.139 16.966 C 12.992 16.720 Cl 12.849 16.481 C2 12.701 16.235 D 12.564 16.006 E 12.410 15.750 F 12.255 15.491 Fl 12.099 15.232 F3 11.946 14.976 G 11.798 14.
11、730 Wl 11.661 14.501 刑1211.507 14.245 W3 11.370 14.017 9.3.2 目标寿命曲线目标寿命由线是基于数理统计学一定置信区间的计算值,按公式(5)计算:Ntarget = Nmean X 10 x(/ J;) 式中:Ma叫一一所选定级另IjS-N曲线的目标寿命;6 (4 ) (5) SY/T 7605-2020 n 试验样本数: 19N的标准偏差,针对SY/T10049中所有级别的S-N曲线,=0.2; x 高于平均寿命的标准偏差数量,当基于标准正态分布下97.5%存活率时,X=1.96 ;当基于标准正态分布下95%存活率时,X=1.645。9
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