第五屆中國海洋工程裝備論壇——中國石油集團技術研究院的院長秦延龍：深水高壓藏試驗技術研究

　　海洋油氣資源豐富，世界海洋油氣資源開發的持續提速推動著海洋工程裝備市場的發展和擴大，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，尤其水設備市場呈直線趨勢發展，隨著深水海洋資源開發活動的增加，越來越多的水下裝備和儀器將出現，影響水下設備使用安全的一個重要因素就是由于水深增加導致的靜水壓力增加，給水下裝備的制造和運行安全帶來巨大挑戰;為此，世界上一些國家都著手建立了規模宏大的深海環境實驗室，為潛艇結構艙段、各類前期、水下生產設施、探測等工作在水下的深海裝備進行耐壓結構測試、水密性檢測、設備調試等測試服務。

　　設備的優勢

　　方便快捷：首次采用自動密封縮緊結構的，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，能夠長時間保壓，由計算機自動進行壓力補償控制，提高了測試精度

　　性能先進：選用了水下攝像和證明系統，能隨時監測模型在試驗中的狀態

　　承壓試驗技術

　　試驗目的：主要針對長期服役在深水條件下的海工結構物，進行投入使用前的承壓強度檢測，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)

　　試驗模型：以某服役在1500m水深的海油氣混輸管道進行承壓試驗研究，進行其抗壓潰能力評估。

　　設計思想：影響海底管道使用安全的主要為環向應力，采用原型的節段，兩端加裝封閉頭。

　　結果判斷方法：利用應變測量數據進行管道應力計算，測試結果表明結構應力遠小于材料的屈服強度

　　(2)1：3的潛器模型承壓試驗(縮尺模型)

　　實驗模型：以某主要服役在潛水區域的自主航行潛器為原型，進行承壓試驗研究，驗證結構的設計合理性。

　　(3)小結

　　分段模型設計可以指導長度較長，無法進行縮尺設計的水下跨接管、海底管道等結構進行承壓試驗研究，縮尺模型設計可以評估大型結構的設計合理性，對由多種不同結構型式的器件連接而成復雜海工結構物，可以采用分段劃分試驗方法，對關鍵部件采用原型測試。

　　三、疲勞實驗技術

　　試驗目的：主要針對頻繁在水下作業的人。

　　外壓變化疲勞實驗方法，將模型防止在高壓艙內部，利用艙室防疲勞損傷的優勢，進行高壓艙內部壓力變化控制，進而使模型經受預期的外部循環受壓載荷。

　　內壓變化疲勞實驗方法：主要為保護高壓艙而提出一種內壓疲勞實驗方法，在外壓恒定的條件下通過給模型內部的反復加、卸載，實現了模型的外壓交變載荷變化。

　　(1)取樣設備疲勞實驗

　　實驗模型針對活動在600m水深以內的某取樣設備進行疲勞實驗研究，測試該取樣設備的使用壽命。

　　試驗模型設計：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構。

　　實驗加載：使用采用外壓變化疲勞試驗方法進行，根據試驗工藝設定進行多段壓力設定，每段壓力保持1分鐘，采用循環升降壓方式進行實驗，實驗共分三次進行，第一次為預壓，第二次試驗時進行應變測量。

　　結果分析：實驗中按照取樣設備疲勞壽命進行試驗，當循環加載次數達到結構模型的設計值500次時，根據應變變化性腺進行結果判斷，結果顯示此時模型表面應變。

　　(2)小結

　　疲勞實驗主要針對工作水深經常變化的儀器設備進行，由于結構設計可能將壓力轉化為拉力，進而發生疲勞，在要求較高的疲勞實驗中，在所貼的應變片所測量得到的數值可能無法真實反映易發生疲勞位置的應力變化。

　　四、水密性實驗技術

　　試驗目的：主要針對一些在水下工作的儀器設備抗靜透水性等測試，進行工作可靠性分析。

　　(1)海底電纜功能性實驗

　　實驗模型：采用“額定電壓0.6/1KV及以下聚乙烯絕緣力電纜原型號，可進行數據通信。

　　實驗方案：處理好的電纜一端與水下攝像系統相連接，另一段與外部視頻檢測系統相連接，此時進行信號檢測，檢測證明連接正常后，準備進行實驗檢測。

　　實驗加載：通過注水加壓進行實驗測試，壓力分級加載最大壓力為15mpa

　　試驗結果：經過24小時在15MPa

　　(2)水下閥門水密形式研究

　　試驗模型：以水下液壓馬達的密封閥門

　　試驗結論：本實驗經過24小時保壓測試后結束，實驗模型未見明顯變形，同時對實驗加載截至進行取樣分析。

　　(3)小結

　　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境下，對結構的功能性影響以及水密影響