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1、建材世界2014年第35卷第5期doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.05.033冻结管力学性能实验研究李昱,杨媛鹏,陈守涛(安徽矿业职业技术学院,淮北235000)摘要:近年来,随着人工冻结法凿井深度的增加,冻结管断管事故时有发生,给深部冻结工程带来巨大经济损失,因此有必要对冻结管及其接头在低温条件下的力学性能进行实验研究。论文对3组共12根冻结管进行了低温条件下的力学特性实验(每组三根对接冻结管,一根无焊接接头的冻结管)关键词:冻结管;接头;低温;力学性能ExperimentalResearchofMechanicalPro
2、pertiesofFreezingPipesLIYu,YANGYuan-peng,CHENShou-tao(AnhuiCollegeofMiningandTechnology,Huaibei235000,China)Abstract:Inrecentyears,withtheincreaseoftheartificialfreezingmethodsinkingdepth,thefreezingpipebrokenaccidentshaveoccurred.Thisbringhugeeconomiclosstothedeepfreezeengineering
3、.Soitisnecessarytoinvestigateexperimentallyforthefreezingpipeandthemechanicalpropertiesofthejointsunderlowtemperatureconditions.Inthispaper,3groupsof12rootsoffreezingpipewereinvestigatedunderlowtemperaturecondition(therearethreedockingfreezingpipesandanoweldingjointsfreezingpipeine
4、achgroup)Keywords:freezingpipe;joints;lowtemperature;mechanicalproperties1实验内容实验主要对冻结钢管来样在低温(低于-32℃)条件下的变形和承载能力进行测试。2试件加工及实验方法实验管材有型号为ϕ140×6mm、ϕ159×6mm、ϕ159×7mm的冻结钢管共9根,其中有对接6根,无接头3根。冻结管焊接接头位于中部,两节管材接头端各倒角45度焊接。为了装载测试传感器,对来样中部焊缝、焊缝两边相距200mm位置各加工一块焊接钢片。钢管整体抗弯变形与承载能力测试按照国标执行,所用的试件按国标
5、加工。整体抗弯变形与承载能力实验在1000kN万能材料实验机上进行,冻结管的长度为1000mm,跨距为900mm,万能机上的支承座为简支梁的支点,采用集中加载,集中荷载作用于跨中,每个试件安设3个电阻式位移传感器,粘贴二片电阻应变片。低温条件用液氮汽化获得,为了控制温度,在管材中间的腰线部位设有两个热电偶传感器,监控试件温度,为使温度均匀,先将液氮徐徐倒入冻结管中,待温度均匀后,开始加载,测点布置见图1。实验过程中采用日产TDS—303型多功能测试仪对位移和应变同时进行监测。加载方式为100kN之间以20kN分级加载,100~200kN之间以10kN分级加载
6、,200kN以后以5kN分级加载至屈服。收稿日期:2014-08-05.作者简介:李昱(1986-),讲师.E-mail:jiancaisj@263.net129建材世界2014年第35卷第5期3实验结果分析3.1冻结管的承载能力在简支、跨距900mm、低温条件下,冻结管发生屈服时的最大承载力及平均值如表1所示。由表1可知,来样中两种类型冻结管及焊接接头实验强度离散性较小,表明所检试件焊缝质量可靠。在相同低温条件下,有焊缝等厚管壁焊接冻结管的承载力大于无焊缝等厚接头冻结管承载力。表1低温下冻结管最大承载力实验结果最大承载力/kN实验条件平均值/kN12159
7、×7有焊缝-32℃205195200159×7无焊缝-32℃165165159×6有焊缝-32℃185184184.5等厚接头159×6无焊缝-32℃130130140×6有焊缝-32℃175181178140×6无焊缝-32℃1301303.2冻结管的挠度在简支、跨距900mm、低温条件下,冻结管屈服时的跨中挠度实验结果如表2所示。表2低温下冻结管屈服时跨中挠度实验结果最大跨中挠度/mm实验条件平均值/mm12159×7有焊缝-32℃8343.963.45159×7无焊缝-32℃81.481.4159×6有焊缝-32℃65.180.672.85等厚接头15
8、9×6无焊缝-32℃69.969.9140×6有焊缝
