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原文传递一种胶筒在腐蚀与应力作用下的可靠性测试装置及方法

专利名称：	一种胶筒在腐蚀与应力作用下的可靠性测试装置及方法
摘要：	一种胶筒在腐蚀与应力作用下的可靠性测试装置及方法，其特点是：该装置由中心轴、螺母、压环、封隔器胶筒、测试套管、方形块、同心圆底板、高温应变片、高温导线、应变仪构成；将测试装置组装后放置于高温高压釜中，通过设置高温高压釜的温度和压力、腐蚀介质，可以测试各种工况下封隔器胶筒与测试套管间的接触应力，获得封隔器胶筒腐蚀过程中封隔器胶筒与套管间接触应力的变化规律；可以同时测试腐蚀介质环境中封隔器胶筒在应力状态下的耐腐蚀性和密封性，进而评价封隔器胶筒的可靠性。
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;曾凤;戚亚东;喻智明;钟洋;陶冶;彭政德;张旭
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910316044.8
公开号：	CN109916731A
分类号：	G01N3/12(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：	1.一种胶筒在腐蚀与应力作用下的可靠性测试装置，其特征在于：主要包括：中心轴(1)、螺母(2)、压环(3)、封隔器胶筒(4)、测试套管(5)、方形块(9)、同心圆底板(10)、高温应变片(11)、高温导线(12)、应变仪(13)；所述的中心轴(1)上部设有公螺纹，中部为光滑杆，下部设有高20mm的台阶，公螺纹直径d1比光滑杆直径d2小4～5mm、光滑杆长度h1比封隔器胶筒(4)厚度L1大10～15mm；所述的中心轴(1)台阶面及压环(3)设有倒角，且压环(3)厚度L2为40～50mm；所述封隔器胶筒(4)外径d4比测试套管(5)内径d3小3～5mm；所述的测试套管(5)与同心圆底板(10)通过焊缝A(6)连接；所述的同心圆底板(10)与中心轴(1)通过焊缝B(7)连接；所述的中心轴(1)与方形块(9)通过焊缝C(8)连接；所述的高温应变片(11)共8片，以45度的间隔均匀粘贴在距测试套管(5)底端L处，高温应变片(11)通过高温导线(12)外接应变仪(13)，并使用耐腐蚀材料封装高温应变片(11)与高温导线(12)，其中L计算方式如下：式中：L为距测试套管(5)底端的高度，mm；L1为封隔器胶筒(4)的厚度；L3为封隔器胶筒(4)加载时的压缩矩；所述的螺母(2)通过螺纹与中心轴(1)配合，向下旋转螺母(2)通过压环(3)对封隔器胶筒(4)施加压力，形成坐封；所述的封隔器胶筒(4)在坐封后与中心轴(1)、测试套管(5)、同心圆底板(10)形成密封腔(14)，密封腔(14)内放置有显示剂(15)；所述的测试装置完成组装后放置于具有腐蚀介质的高温高压釜(16)中。 2.一种胶筒在腐蚀与应力作用下的可靠性测试方法，其特征在于，所述的封隔器胶筒接触应力及腐蚀测试的方法包括以下步骤：步骤1：在距测试套管(5)底端L处，每隔45度贴上高温应变片(11)，将高温应变片(11)通过高温导线(12)与应变仪(13)连接；步骤2：将方形块(9)固定，在测试套管(5)与同心圆底板(10)形成的空间内放入显示剂(15)后，将封隔器胶筒(4)串入中心轴(1)中，旋紧螺母(2)使压环(3)向下运动压缩封隔器胶筒(4)，封隔器胶筒(4)径向扩张变形与测试套管(5)内壁接触，压缩至封隔器胶筒(4)设定的压缩矩停止压缩；步骤3：设应变仪(13)采集的测试套管(5)外壁高温应变片(11)的周向应变εi，计算封隔器胶筒(4)压缩后该位置测试套管(5)1与封隔器胶筒(4)的接触应力Pi：式中：Pi为接触应力，MPa；D、d3分别为测试套管(5)的外径、内径，mm，εi为测试套管(5)的周向应变，E为测试套管(5)的弹性模量，MPa；步骤4：将组装好的测试装置放入盛有腐蚀介质的高温高压釜(16)中，待高温高压釜(16)除氧后升温至实验预设温度，通入预设含量的气体升压至实验预设压力，进行保温保压腐蚀实验；步骤5：在腐蚀实验过程中，按步骤3所述方法获取在腐蚀测试过程中每个高温应变片(11)处的接触应力Pi，绘制接触应力Pi与实验时间的关系曲线，观察接触应力随实验时间的变化规律；步骤6：实验72～168小时后取出测试装置，清理封隔器胶筒(4)上部液体后取出封隔器胶筒(4)，测量封隔器胶筒(4)回弹量，观察封隔器胶筒(4)变形情况及形貌，评价封隔器胶筒(4)耐腐蚀性能；步骤7：取出显示剂(15)，评价高温高压腐蚀环境中封隔器胶筒(4)在应力状态下的密封性，并结合接触应力与实验时间的关系曲线，论证显示剂(15)结果的准确性；步骤8：若显示剂(15)结果、接触应力与实验时间的关系曲线均表明封隔器胶筒(4)密封性失效，则对测试套管(5)进行腐蚀评价：a.将测试套管(5)剖开，观察内壁腐蚀宏观形貌；b.在测试套管(5)与封隔器胶筒(4)坐封接触处切取钢片试样，使用扫描电子显微镜、能谱仪观察测试套管(5)内壁腐蚀微观形貌，清洗试片，使用超景深三维显微镜测量测试套管(5)内壁腐蚀三维形貌及腐蚀深度；c.刮取内壁腐蚀产物，使用X射线光电子能谱、X射线衍射仪分析该腐蚀环境下测试套管(5)的腐蚀产物；d.综合分析封隔器胶筒(4)失效对测试套管(5)的腐蚀影响。
所属类别：	发明专利