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原文传递一种可模拟现场腐蚀环境的恒应变应力腐蚀试验装置及其测试方法

专利名称：	一种可模拟现场腐蚀环境的恒应变应力腐蚀试验装置及其测试方法
摘要：	本发明涉及一种可模拟现场腐蚀环境的恒应变应力腐蚀装置及其测试方法，其要点在于能直接模拟现场服役工况，精确控制加载应力并及时判断发生应力腐蚀开裂的时间节点从而缩短无效试验时间，主要包括：密封釜、弯弧试样、腐蚀介质、应变片及应变仪。本发明利用密封釜模拟井下酸性腐蚀环境；同时，监测应变片示数，获得试验过程中弯弧试样的应变变化和弯弧试样发生断裂的时间节点。本发明能真实模拟井下酸性腐蚀环境，准确而高效的评价材料在腐蚀环境中的实用性，为苛刻腐蚀环境提供选材依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南石油大学
发明人：	曾德智;孟凡盛;戚亚东;张海鑫;喻智明;陶冶;臧硕;施太和
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910680130.7
公开号：	CN110231218A
分类号：	G01N3/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	610500 四川省成都市新都区新都大道8号
主权项：	1.一种可模拟现场腐蚀环境的恒应变应力腐蚀装置，其特征在于：所述的可模拟现场腐蚀环境的恒应变应力腐蚀装置包括密封釜总成和反应总成；所述的密封釜总成包括密封釜体(2)、密封釜盖(3)、密封台(4)、腐蚀试验腔(5)、进气口(7)、出气口(8)、固定螺栓(9)、固定螺栓垫圈(10)、燕尾垫圈(11)、锥型盘根(12)、信号线密封桶(13)、密封填料(14)、信号线密封桶垫圈(25)、圆环盘根(26)、圆环垫圈(27)，密封釜盖(3)通过固定螺栓(9)固定在密封釜体上(2)，密封釜体(2)内部具有腐蚀试验腔(5)，密封釜体(2)底部开有进气口(7)，密封台(4)中开有出气口(8)，密封台(4)借助釜内压力将锥型盘根(12)与燕尾垫圈(11)压紧在密封釜盖(3)下，信号线密封桶(13)和密封台(4)由螺纹连接，且有信号线密封桶垫圈(25)保护，信号线密封桶(13)和密封台(4)之间由圆环垫圈(27)和圆环盘根(26)密封，信号线密封桶(13)内填充密封填料(14)；所述的反应总成包括应变仪(1)、试验介质(6)、应变片引线(15)、弯弧试样(16)、加载螺母(17)、夹具螺母(18)、加载螺杆(19)、弯弧试样夹具(20)、嵌入式垫圈(21)、判定应变片(22)、数据应变片(23)、外输信号线(24)，弯弧试样(16)被弯弧试样夹具(20)和夹具螺母(18)固定后放在腐蚀试验腔(5)内的试验介质(6)中，加载螺杆(19)和加载螺母(17)及弯弧试样之间有嵌入式垫圈(21)保护，嵌入式垫圈(21)与弯弧试样(16)和加载螺杆(19)之间分别为过渡配合和过盈配合，弯弧试样(16)和加载螺杆(18)上分别粘贴有数据应变片(23)和判定应变片(22)，应变片引线(15)将数据应变片(23)或判定应变片(22)和外输信号线(24)连接，外输信号线(24)通过信号线密封桶(13)后接入应变仪(1)。 2.根据权利要求1所述的一种可模拟现场腐蚀环境的恒应变应力腐蚀装置，其特征在于：所述的锥型盘根(12)和圆环盘根(26)均为聚四氟乙烯材料，燕尾垫圈(11)和圆环垫圈(27)材质为哈氏合金，信号线密封桶(13)为哈氏合金材料，密封填料(14)为高强度防水阻燃密封填料，信号线密封桶垫圈(25)为哈氏合金材料；锥型盘根(12)和燕尾垫圈(11)采用锥面对锥面的密封方式，圆环盘根(26)和圆环垫圈(27)同样采用平面对平面的密封方式，锥型盘根(12)上下锥角均是120°，坐在密封台(4)上的第一个锥型盘根(12)有平面，燕尾垫圈(11)有平表面和燕尾型凹面，信号线密封桶(13)顶部加工了六角螺母形状且加厚区加工了外螺纹，信号线密封桶(13)和密封台(4)为气密性螺纹连接。 3.根据权利要求1所述的一种可模拟现场腐蚀环境的恒应变应力腐蚀装置，其特征在于：所述的弯弧试样夹具(20)和嵌入式垫圈(21)均为聚四氟乙烯材质，加载螺母(17)、夹具螺母(18)和加载螺杆(19)均由哈氏合金加工而成，试验介质(6)为现场工况条件模拟溶液；弯弧试样(16)的弧度为200°～300°，弯弧试样(16)的圆弧顶点黏贴有3或5个数据应变片(23)，加载螺杆(19)上黏贴有3或5个判定应变片(22)，弯弧试样夹具(20)被夹具螺母(18)固定在弯弧试样(16)两端使得弯弧试样(16)不与密封釜体(2)接触，每次试验密封釜体(2)内装有3或5个弯弧试样(16)，应变片引线(15)与外输信号线(24)连接后收束进入信号线密封桶(13)，外输信号线(24)穿过信号线密封桶(13)接入应变仪(1)。 4.一种采用如权利要求1-3所述的可模拟现场腐蚀环境的恒应变应力腐蚀装置进行腐蚀测试的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，根据所需模拟现场腐蚀环境设计试验介质(6)、弯弧试样(16)加载载荷；步骤二，准备粘贴数据应变片(22)和判定应变片(23)，用细砂纸将弯弧试样(16)和加载螺杆(19)贴片位置进行打磨，保证表面粗糙度在1.6上，用丙酮将弯弧试样擦净，然后用酒精清洗，再吹干弯弧试样表面，保证贴片处清洁；步骤三，粘贴数据应变片(22)和判定应变片(23)，检查应变片(22)和判定应变片(23)有无损坏，再用专用粘结剂将数据应变片(22)和判定应变片(23)贴在指定位置，粘贴时需分别对数据应变片(22)和判定应变片(23)施加一定压力，将多余粘结剂挤出；步骤四，焊接应变片引线(15)，分别将数据应变片(22)和判定应变片(23)的接线端子粘在数据应变片(22)和判定应变片(23)附近并分别将数据应变片(22)和判定应变片(23)的引线和接线端子用电焊焊接在一起；步骤五，封存数据应变片(22)和判定应变片(23)，分别将数据应变片(22)和判定应变片(23)用专用封存剂封存，并将数据应变片(22)和判定应变片(23)编号；步骤六，加载载荷，外输信号线(24)连接在应变仪(1)上，使用加载螺母(17)和加载螺杆(19)加载应力，夹具螺母(18)将弯弧试样夹具(20)固定在试样两端，利用数据应变公式(1)确定所需的加载应变，通过应变仪(1)监测数据应变片(23)示数，控制数据应变片(23)示数在ε1±0.2％范围内，加载完成后将外输信号线(24)与应变仪(1)断开连接；式中：σ1为弯弧试样设定加载的应力，MPa；E1为弯弧试样材料的弹性模量，MPa；ε1为弯弧试样设定的加载应变；步骤七，将锥型盘根依次(12)叠放在密封台上，燕尾垫圈(11)压在锥型盘根(12)上，密封台(4)坐在密封釜体(2)内，固定螺栓(9)将密封釜盖(3)紧固在密封釜体(2)上；步骤八，固定信号线，将应变片引线(15)与外输信号线(24)接好后收束在信号线密封桶(13)内，通过信号线密封桶(13)将外输信号线(24)引出密封台，依次将圆环盘根(26)和圆环垫圈(27)坐在密封台(4)与信号线密封桶(13)连接的台阶处，借由信号线密封桶(13)的螺母顶部将信号线密封桶旋进密封台并压紧圆环垫圈(27)和圆环盘根(26)；步骤九，加试验介质(6)，将试验介质(6)加入腐蚀试验腔(5)中，将进气口(7)、出气口(8)分别连接至H2S、CO2或N2气瓶和废气处理系统；步骤十，升温通气试验，腐蚀试验腔(5)中试验介质(6)进行充分除氧后，通入H2S或CO2等腐蚀性气体，待釜体温度达到预定温度，记录时间开始实验；步骤十一，通过应变仪(1)监测数据应变片(23)和判定应变片(22)的应变变化，根据判定应变公式(2)，求得加载螺杆应变值，并根据终止应变公式(3)，求得终止试验应变值，若应变仪(1)记录的判定应变片(22)数据均低于终止试验应变值，可停止试验，相反则按照既定试验时间进行试验；式中：ω为弯弧试样的宽度,mm；t为弯弧试样的壁厚，mm；d为弯弧试样加载前的外径，mm；A为加载螺杆的横截面积，mm2；E2为哈氏合金弹性模量，MPa；ε2为加载螺杆的应变； εter＝(1-α)ε2 (3) 式中：εter为终止应变，α为试验的安全系数取3％～7％；步骤十二，试验结束后，通过应变仪(1)记录数据应变片(23)和判定应变片(22)数据，通入N2气3小时充分去除H2S等腐蚀性气体，将弯弧试样(16)卸下，观察弯弧试样(16)是否断裂并进行裂纹检测、表面腐蚀形貌和腐蚀产物分析。
所属类别：	发明专利