Приложение D (обязательное). Испытания металлических и полимерных труб для определения их характеристик

Приложение D
(обязательное)

Испытания металлических и полимерных труб для определения их характеристик

D.1 Полимерные трубы

D.1.1 Испытания на объемное расширение

D.1.1.1 Испытания на объемное расширение следует выполнять согласно настоящему стандарту и/или ТУ изготовителей (см. также [35] или аналогичные стандарты).

D.1.1.2 Испытания необходимо проводить с применением новой или не подвергнутой старению полимерной трубы.

D.1.1.3 Длина используемого при проведении испытаний образца между концевыми фитингами должна составлять не менее 3 м. Между изготовлением образца трубы и началом испытаний должно пройти не менее 24 ч.

D.1.1.4 Перед началом испытаний необходимо закачать в образец полимерной трубы воду или другую несжимаемую жидкость под расчетным рабочим давлением. Расчетное рабочее давление необходимо поддерживать в трубе в течение пяти дней, один раз в день снижая давление до атмосферного и повышая обратно до расчетного рабочего давления. После завершения пятидневного цикла изменений давления необходимо трижды провести испытания образца на объемное расширение в течение 48 ч в соответствии с процедурой, приведенной в D.1.1.5, и выбрать для последующей оценки области с наибольшим начальным давлением.

D.1.1.5 Испытание на объемное расширение следует проводить для значений давления в диапазоне от величины расчетного рабочего давления до значения, составляющего 10 % от расчетного рабочего давления. Шаг понижения давления до достижения уровня 10 % от расчетного рабочего давления должен составлять 7,0 МПа. Необходимо аккуратно присоединить к установке для испытания на объемное расширение образец полимерной трубы, исключив возможность скручивания образца. Следует медленно заполнить установку и образец трубы жидкостью, обеспечив выход пузырьков воздуха.

За 1 ч  5 мин до испытаний на объемное расширение необходимо поднять давление в испытательном образце до расчетного рабочего давления  5 %, повышая давление с равномерной скоростью, и убедиться, что в бюретке установился правильный уровень жидкости.

При достижении расчетного рабочего давления следует открыть регулирующий клапан и обеспечить возможность регулируемого сброса давления из полимерной трубы в бюретку, пока не будет достигнут следующий уровень давления. Следует закрыть регулирующий клапан и зафиксировать данные о вытесненном в бюретку объеме жидкости.

Процедуру следует повторить для остальных предварительно выбранных уровней давления с периодом (45  5) с между каждым шагом снижения давления. При необходимости следует подкачать жидкость для поддержания давления на заданном уровне. Результаты измерений в ходе испытаний на объемное расширение следует фиксировать в течение 5 с до достижения следующего замеряемого уровня жидкости.

D.1.1.6 Результаты измерений, полученные при замерах на бюретке, могут быть представлены в виде измеренного объемного расширения или истинного объемного расширения и выражены в кубических сантиметрах на метр или в виде относительного изменения объема.

Измеренное объемное расширение представляет собой объем собранной в бюретке жидкости без поправки, т.е. без вычета из результата измерений рассчитанного изменения объема испытательной жидкости, обусловленного изменением давления. Истинное объемное расширение представляет собой объем собранной в бюретке жидкости, показывающий изменение объема, вызванное свойствами полимерной трубы.

Примечания

1 Для последовательного учета вязкоупругих характеристик полимерной трубы требуется указание периода времени, необходимого для измерения объема вытесняемой жидкости из образца полимерной трубы. Основной объем жидкости вытекает из трубы за несколько секунд, однако требуется дополнительное время для вытекания остатка жидкости.

2 Существует различие в измерениях объемного расширения, проводимых с короткими и длительными интервалами времени. Серия измерений при испытаниях на объемное расширение, выполненных со значительно отличающимся временем вытеснения жидкости, имеет сильное расхождение результатов измерений. Возможно небольшое различие в наклоне кривой зависимости объемного расширения от давления при различном времени вытеснения жидкости. По этой причине для того, чтобы получить сопоставимые результаты измерений и обеспечить наилучшую точность измерений при испытаниях на объемное расширение, принимают фиксированное время вытеснения жидкости.

D.1.2 Испытания под давлением и проверка на падение давления

На рисунке D.1 показана схема установки для проведения испытания под давлением/проверки на падение давления и зависимость давления от времени при проведении испытаний под давлением и проверки на падение давления (см. 7.3.8.6).

a) Установка для испытания

b) Зависимость давления от времени в процессе испытаний

^а Период времени, в течение которого давление поддерживают на уровне  5 % (см. 7.3.8.6).

^b Период времени, в течение которого допускается падение давления (см. 7.3.8.6).

X - время в минутах; Y - давление в паскалях (барах); 1 - насос; 2 - испытуемая полимерная труба; 3 - регулирующий клапан; 4 - испытательное давление; 5 - температура; p ₁ - давление на выходе полимерной трубы; p ₂ - давление на удаленном конце полимерной трубы

Рисунок D.1 - Схема установки для проведения испытания под давлением/проверки на падение давления и зависимость давления от времени при проведении испытаний

D.1.3 Динамические испытания полимерных труб

D.1.3.1 Общие положения

Данный метод испытаний устанавливает процедуру определения динамических характеристик полимерной трубы. При проведении испытания осуществляют моделирование аварийного останова подводного оборудования и формируют данные для моделирования гидравлических характеристик. Испытания следует выполнять на выбранной для этого полимерной трубе (трубах) в составе готового шлангокабеля, размещенного на барабане или карусели. Схема установки для проведения испытаний показана на рисунке D.2.

1 - гидравлическая система; 2 - питающий клапан; 3 - преобразователь давления; 4 - ленточный самописец для регистрации зависимости давления от времени; 5 - шлангокабель; 6 - воздуховыпускной клапан; 7 - кривая зависимости на конце A; 8 - кривая зависимости на конце B

Рисунок D.2 - Схема установки для проведения динамических испытаний полимерных труб

D.1.3.2 Процедура испытаний

Испытанию подлежат полимерные трубы в составе шлангокабеля, по которым транспортируется гидравлическая жидкость системы управления. Каждая выбранная для проведения испытаний полимерная труба должна быть последовательно подсоединена к гидравлической системе и заполнена жидкостью, используемой в системе управления. Необходимо подобрать размер выпускного клапана и перемычки, соединяющей впускной клапан с расширительным баком для жидкости, для минимизации сопротивления сбрасываемому в резервуар потоку.

Эта процедура должна быть повторена еще дважды для каждой подвергаемой испытанию полимерной трубы в составе шлангокабеля.

После удаления воздуха из полимерной трубы следует закрыть выпускной клапан на удаленном конце шлангокабеля. Давление в полимерной трубе следует поднять до расчетного рабочего давления со скоростью не более 1 МПа/мин и выдержать в течение 5 мин  10 с для стабилизации давления. После чего давление следует повторно поднять до расчетного рабочего давления и выждать до стабилизации давления. Эту процедуру следует повторять до тех пор, пока давление на концах A и B полимерной трубы не будет соответствовать друг другу в пределах 2 % и максимальному рабочему давлению в пределах 3 % на протяжении 5 мин  10 с.

По завершении периода окончательной стабилизации при закрытом питающем клапане на подводящем конце шлангокабеля и при работающем регистрирующем устройстве следует быстро открыть выпускной клапан.

Регистрирующее устройство должно работать до тех пор, пока давление на конце A не сравняется с давлением на конце B и будет находиться в пределах 1 % или пока давление на конце A не перестанет снижаться.

В процессе испытаний необходимо регистрировать данные о температуре воздуха и температуре используемой для испытания жидкости.

D.2 Испытания жесткости на изгиб

D.2.1 Образец, отрезанный от изготовленного шлангокабеля, может быть подвергнут серии изгибающих воздействий для определения его жесткости. Для шлангокабелей, содержащих полимерные трубы, данные о жесткости должны быть получены для следующих условий:

a) полимерные трубы, находящиеся под давлением, рекомендованным для укладки шлангокабеля;

b) полимерные трубы, находящиеся под давлением с общим значением, установленным в ТУ изготовителя.

Для шлангокабелей, эксплуатируемых в статическом режиме, должно применяться условие a), а для шлангокабелей, эксплуатируемых в динамическом режиме, должно применяться условие b).

D.2.2 Измерение жесткости на изгиб следует проводить на образце, минимальная длина которого составляет не менее чем один шаг скрутки.

Пример схемы испытаний (допускается использовать другие схемы испытаний, например при испытаниях на трехточечный изгиб) включает следующее:

a) один конец образца шлангокабеля должен быть закреплен с фиксацией всех входящих в шлангокабель элементов;

d) к другому концу образца шлангокабеля должна прикладываться пошагово увеличиваемая изгибающая поперечная нагрузка. Через (30  5) с после приложения нагрузки необходимо определять деформацию при изгибе;

c) увеличение нагрузки следует проводить с интервалом не более (30  5) с.

Уменьшение нагрузки следует выполнять аналогично.

D.2.3 Должен быть выполнен расчет жесткости на изгиб и получен осевой момент сопротивления сечения для заданной длины образца. Кроме того, необходимо:

a) повторять циклы изгиба до формирования упругого гистерезиса;

b) отобразить на графике петли гистерезиса с зависимостью деформации от нагрузки;

c) использовать результаты для проверки используемых при проектировании программных средств.