ICS 75.180.10 E 92
SY
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-
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
m
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 试验装置 4.1总则
1
4.2 激振系统 4.3 数据采集存储系统 4.4支撑装置 4.5 加压系统 4.6 控制系统 5试样设计与制备 5.1 试样设计 5.2试样制备试验载荷
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6
6.1 载荷类型 6.2 试验载荷 1
试验准备 7.1 测量计算 SCF 7.2 密封性能测试 7.3 试样安装与调整 7.4 应变测试要求试验 8.1 共振调试 8.2 疲劳试验 8.3 失效判定 8.4 试验终止 8.5 试验中断处理试验结果处理
3
8
V
5
5
9
5
9.1 试验数据记录 9.2 试验数据处理
5 5 SY/T 7605—2020
9.3 疲劳寿命评估 10 试验报告附录A (资料性附录) 试样设计示例附录B (资料性附录) 数据记录表参考文献·
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7
.........
8
11 ...12 SY/T 7605—2020
前言
本标准按照GB/T 1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会（SAC/TC96）提出并归口。 本标准起草单位：宝鸡石油机械有限责任公司、国家油气钻井装备工程技术研究中心、中国石油
集团工程技术研究有限公司、中海油田服务股份有限公司、中国石油集团石油管工程技术研究院、中国石油集团川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院。
本标准主要起草人：侯晓东、刘宏亮、孙娟、雷广进、任克忍、金学义、王耀锋、张志东、洗敏元、 宋林松、李方坡、黄萍、刘振纹、王秉武。
III 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
1 范围
本标准规定了海洋立管全尺寸疲劳试验装置、试样设计与制备、试验程序、试验结果处理和试验报告等方面要求。
本标准适用于海洋钻井隔水管、采油立管、修井立管等海洋立管的全尺寸共振弯曲疲劳试验，其他刚性管状试样的弯曲疲劳试验也可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 150.3　压力容器　第3部分：设计 SY/T 10049海上钢结构疲劳强度分析推荐作法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
全尺寸　full-size 试样的直径、壁厚等关键特征尺寸或连接接头规格与产品一致。
3.2
一次弯曲固有频率 first bending natural frequency 自由振动模态分析中，零部件的一次弯曲振动形态对应的固有频率。
3.3
共振弯曲 resonance bending 试样在其一次弯曲固有频率附近产生共振时的弯曲振动形态。
3.4
应变范围 strain range 疲劳试验循环中，最大应变和最小应变的代数差值。 应力范围 同stress range 疲劳试验循环中，最大应力和最小应力的代数差值。
3.5
3.6
应力集中系数 stress concentration factor (SCF) 局部峰值应力与名义应力的比值。 SY/T 7605—2020
4试验装置 4.1总则
共振弯曲疲劳试验装置一般由激振系统、数据采集存储系统、支撑装置、加压系统、控制系统等组成，其加载频率、加载水压、应变采集功能应满足试验要求。 4.2激振系统 4.2.1应能产生周期性旋转激振力。 4.2.2激振力的频率和大小应能根据加载应力范围的需要进行无级调节，激振频率10Hz～·30Hz 为宜，最大激振力不宜低于40000N。 4.2.3应能激发试样产生共振弯曲，使试样所关注横截面上的应力按正弦规律周期性变化。 4.2.4　宜安装在具备一定隔振能力的试验坑或专业防护试验房内。 4.3数据采集存储系统 4.3.1应能采集和记录动态应变、载荷循环次数和加载频率。 4.3.2 应变采集设备至少有6个应变数据采集通道，误差不大于1%。 4.3.3应变采集设备的采样频率不应小于加载频率的20倍。 4.3.4 数据采集软件界面应能实时采集和显示应变数据时域信号、幅频信号。 4.3.5数据采集软件应能对采集到的应变数据进行内部处理，以得到每个加载周期内的应变最大值应变最小值，并能计算应变范围、加载频率、载荷循环次数。 4.3.6数据采集软件应能按照一定时间间隔输出该段时间内各通道的应变范围平均值及其标准差、载荷循环次数、加载频率等数据，输出时间间隔不大于5min。 4.4支撑装置 4.4.1应采用跨距可调节的两点支撑结构。 4.4.2支撑方式不应限制试样的振动形态，支撑装置宜为弹性支撑结构。 4.5加压系统 4.5.1反 应能为试样加载内压，以提供试样的轴向张力或内压环境工况。 4.5.2 应能连续采集和监测试样内腔压力数据。 4.6控制系统 4.6.1 3 系统应能实现无级调速，宜采用变频控制。 4.6.2 2应具备激振系统紧急停机功能。 4.6.3 应具备加压系统快速泄压功能。
5试样设计与制备 5.1 试样设计 5.1.1J 应根据试验目的设计不同试样，试样一般有全直管、环焊缝连接、螺纹连接、法兰连接等形式。 5.1.2i 试样设计时，环形焊缝、螺纹连接、法兰连接等关键检测位置宜设计在中间部位。
2 SY/T 7605—2020
5.1.3试样的关键特征尺寸应为全尺寸。 5.1.4需加载内压时，应在试样两端设计封头，封头设计应符合GB/T 150.3的规定。 5.1.5试样长度应根据模态计算结果及试验装置参数进行设计，应考虑连接工装、试样内腔介质等对试样固有频率的影响，以确保试样的一次弯曲振动固有频率在试验装置加载频率范围内，宜低于 30Hz 5.1.6试样支撑点应选在一次弯曲共振形态时中心轴振幅为0 的位置。 5.1.7试样设计过程示例参见附录 A。 5.2试样制备
试样的材料及成型方法、接头连接形式、焊缝形式、焊接工艺等应和产品一致。
6试验载荷 6.1载荷类型
海洋立管全尺寸共振弯曲疲劳试验时，试样承载的交变弯曲应力随时间t呈正弦规律周期性变化，且平均应力m>0，应力比r>0，载荷变化曲线如图1所示。
注：平均应力0m=（omaxmin）/2，应力比r=0min/omax，其中，0ma、0min分别为应力循环中的最大应力和最小应力。
6t
m
0
Omin 0
图1 海洋立管全尺寸共振弯曲疲劳试验载荷曲线
6.2试验载荷 6.2.1试验应力范围由委托方确定，试样最大应力max不应高于材料屈服强度的2/3。 6.2.2试验加载应力范围偏差不宜超过要求加载应力范围的±15%。在试验结果数据处理时，应按照实际加载的应力范围进行疲劳寿命评估。 6.2.3试验时，应将应力范围换算成应变范围，以便于数据采集监测。 6.2.4试验时，试样内腔可充液加压，压力大小宜与产品额定压力一致。
7 试验准备 7.1 测量计算 SCF 7.1.1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/T 10049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个测点进行测量。
SCF=12.6×× ×|1 0.7×
(1)
T.
式中：
3