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原文传递管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统和方法

专利名称：	管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统和方法
摘要：	本发明涉及腐蚀评价试验领域，具体涉及一种管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统和方法。本发明包括腐蚀环境装置和双悬臂梁腐蚀测试装置，在试验过程中通过腐蚀环境装置实时更新腐蚀溶液，可在长周期实验过程中保持腐蚀溶液的稳定性，通过双悬臂梁腐蚀测试装置实时监测裂纹扩展，保证了KISSC在裂纹完全停止扩展的条件下测得，克服了现有检测技术在长周期实验中的缺陷，保证了测试结果的准确性。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团工程材料研究院有限公司
发明人：	朱丽霞;罗金恒;林凯;龙岩;赵新伟;李丽锋;张庶鑫;李轩鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2022-04-29T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-07T00:00:00+0800
申请号：	CN202210466176.0
公开号：	CN117007503A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	高博
分类号：	G01N17/02;G;G01;G01N;G01N17;G01N17/02
申请人地址：	100007 北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦;
主权项：	1.管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统，其特征在于，包括腐蚀环境装置(100)和双悬臂梁腐蚀测试装置(200)；腐蚀环境装置(100)包括腐蚀溶液单元(1)、气液混合单元(2)和气体单元(9)；腐蚀溶液单元(1)上设有注入口和出液口；气液混合单元(2)上设有进液口、进气口和出液口；气体单元(9)上设有出气口；腐蚀溶液单元(1)上的出液口与气液混合单元(2)的进液口通过导液管连接；气液混合单元(2)上的进气口与气体单元(9)上的出气口通过导气管相连；双悬臂梁腐蚀测试装置(200)包含腐蚀测试单元(4)、裂纹监测单元(7)和液体处理单元(5)；腐蚀测试单元(4)上设有进液口、引线口和出液口；液体处理单元(5)上设有进液口和出液口；腐蚀测试单元(4)上的出液口与液体处理单元(5)上的进液口通过导液管相连，腐蚀测试单元(4)内设有试样(8)，试样(8)上点焊有导线，导线通过引线口连接裂纹监测单元(7)；气液混合单元(2)上的出液口与腐蚀测试单元(4)上的进液口通过导液管相连。 2.如权利要求1所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统，其特征在于，腐蚀溶液单元(1)和气液混合单元(2)之间的导液管上设有第一恒流泵(3-1)；气液混合单元(2)与腐蚀测试单元(4)之间的导液管上设有第二恒流泵(3-2)；腐蚀测试单元(4)与液体处理单元(5)之间的导液管上设有第三恒流泵(3-3)。 3.如权利要求1所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统，其特征在于，溶液处理单元(5)上设有出气口，溶液处理单元(5)上的出气口通过导气管与废气吸收塔(6)连接。 4.如权利要求1所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统，其特征在于，气液混合单元(2)与气体单元(9)之间的导气管上设有气体流量控制计(13)。 5.如权利要求1所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统，其特征在于，试样(8)上设有预制裂纹，裂纹监测单元(7)内设有直流源(10)、微电压测量单元(11)，试样(8)点焊两根导线连接直流源(10)形成直流回路，试样(8)预制裂纹两端点焊导线连接微电压测量单元(11)形成一条测量回路，试样(8)裂纹开口对面引出两根导线连接微电压测量单元(11)形成另一条测量回路。 6.如权利要求5所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统，其特征在于，裂纹监测单元(7)还包括记录装置(12)，记录装置(12)连接微电压测量单元(11)。 7.如权利要求5所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统，其特征在于，试样(8)的预制裂纹中设有楔块，楔块尾端与试样端部齐平。 8.管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任一项所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试系统，包括如下步骤： S1、制作悬臂梁应力腐蚀试样(8)，并在试样(8)上预制疲劳裂纹；将楔块压入试样(8)狭槽中，使楔块外露部分与试样端部平齐； S2、试样(8)上点焊两根导线连接直流源(10)形成直流回路，试样(8)预制裂纹两端点焊导线连接微电压测量单元(11)形成一条测量回路，试样(8)裂纹开口对面引出两根导线连接微电压测量单元(11)形成另一条测量回路；试样(8)放置在腐蚀测试单元(4)内，试样(8)上的导线由腐蚀测试单元(4)顶盖上的引线口引出； S3、安装腐蚀环境装置(100)和双悬臂梁腐蚀测试装置(200)并进行连接，密封腐蚀溶液单元(1)的出液口；密封气液混合单元(2)的进液口、出气口和出液口；密封腐蚀测试单元(4)的进液口、引线口和出液口；密封腐蚀液处理单元(5)顶盖上的进液口和出溶口； S4、从注入口持续加入配制的腐蚀溶液，待溶液达到腐蚀溶液单元(1)体积的五分之三后打开第一恒流泵(3-1)，使腐蚀溶液进入气液混合单元(2)；操纵气体流速控制计，使气体单元(9)内的硫化氢气体进入气液混合单元(2)，得到气液混合介质； S5、打开第二恒流泵(3-2)，调节第二恒流泵(3-2)与第一恒流泵(3-1)的流速，使气液混合介质进入腐蚀测试单元(4)，待气液混合介质体积与试样(8)表面积之间的比达到3ml/平方厘米后，打开第三恒流泵(3-3)，并调节第三恒流泵(3-3)、第一恒流泵(3-1)和第二恒流泵(3-2)的流速，维持腐蚀测试单元(4)内的气液混合介质体积不变； S6、打开两条测量回路与直流回路； S7、监测到裂纹停止扩展后，关闭两条测量回路与直流回路，停止液体加注，关闭第一恒流泵(3-1)、第二恒流泵(3-2)与气体单元(9)； S8、腐蚀测试单元(4)中的气液混合介质全部被第三恒流泵(3-3)泵入液体处理单元(5)后，关闭第三恒流泵(3-3)，打开腐蚀测试单元(4)顶盖，取出试样(8)，移除楔块，打开试样(8)并暴露开裂面，计算KISSC。 9.如权利要求8所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试方法，其特征在于，进行单次多试样测试时，所有试样均重复S1和S2的处理。 10.如权利要求9所述的管线钢应力腐蚀开裂临界应力强度因子测试方法，其特征在于，多试样测试时，多试样(8)之间采用串联的方式共用直流回路。
所属类别：	发明专利