[實用新型]一種金屬管材拉伸裝置

有效

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• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN203881620U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉振翼;周軼;錢新明;黃平
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/12
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 寇海俠

技術領域

本實用新型涉及一種金屬管材拉伸裝置，具體涉及一種可配合加壓注入裝置對金屬管材進一步施加內壓載荷的拉伸裝置，以模擬金屬管材在拉伸載荷和內壓載荷共同作用下的變形甚至爆炸過程。

技術背景

目前，二氧化碳驅油技術已成為石油、天然氣行業(yè)中的一項日趨成熟的技術，這項技術是將二氧化碳注入油層中，不僅可以提高石油的采收率，滿足油田的開發(fā)需求，還可作為溫室氣體減排的重要地質儲存手段，解決二氧化碳的封存問題。

在進行二氧化碳驅油時，將二氧化碳注入油層是通過二氧化碳注入管柱實現(xiàn)的，二氧化碳注入管柱在井底運行過程中承受著多種復雜載荷，如注入管與套管之間的接觸應力、分段注入管連接處的扭矩、高濃度二氧化碳高壓注入后的內壓以及注入管由于自身重力產生的軸向拉伸力，尤其對于注入深度較大的二氧化碳注入管，該軸向拉伸力則無法再被忽視。當外界環(huán)境溫度升高時，高壓注入的液態(tài)或氣液混合態(tài)的二氧化碳可能發(fā)生相變導致壓力進一步升高，一旦超過金屬管材的承壓能力則有可能造成注入管爆炸，進而引起大量二氧化碳泄漏甚至引發(fā)井噴等重大災害事故。因此，為了避免上述事故的發(fā)生，制定二氧化碳注入管的相關強度標準迫在眉睫，那么需要模擬二氧化碳注入管在使用過程中發(fā)生變形甚至爆炸的過程，則必須考慮注入管在井底所承受的復雜載荷，特別是內壓載荷和軸向拉伸載荷。

現(xiàn)有技術中對金屬管材施加載荷的報道已屢見不鮮，如中國專利文獻CN102914471A公開了一種內壓載荷的實驗裝置，該裝置采用加壓注入裝置向所述金屬管材中注入CO₂。具體包括：通過CO₂儲氣瓶向儲罐內輸入5～7MPa壓力的二氧化碳氣體，通過制冷機制冷使儲罐內的氣體二氧化碳冷卻至液態(tài)，然后打開閥門將液態(tài)二氧化碳注入到試壓金屬管件中；再通過高壓泵對其加壓，當壓力值達到電極點壓力表的預設值時，高壓泵停止工作，然后通過恒溫箱內的加熱電阻對裝有高壓液態(tài)二氧化碳的金屬管件加熱至管內二氧化碳為超臨界狀態(tài)，最后對金屬管件加熱，以測試不同壓力不同溫度下超臨界流體對金屬管道在塑性形變方面的影響。

上述實驗裝置可以實現(xiàn)內壓載荷的測試，除此之外，現(xiàn)有技術中還有許多針對金屬材料拉伸成型的裝置，如中國專利文獻CN203231937U公開了一種試驗裝置，該裝置包括下部開有燕尾式的上鉗口的上鉗具以及一個外形與上鉗口適配的、截面呈倒三角形的上夾具，所述上夾具裝在上鉗口內，上夾具內部具有用于固定試樣上端部的鎖緊裝置，在上夾具與上鉗口之間還設置有相接觸的斜面，該斜面設有阻尼脂層。所述金屬拉伸試驗裝置還設置有與上夾具和上鉗口結構相同的下夾具和下鉗口，在實際操作時，將金屬材料的式樣夾持在上夾具和下夾具之間進行拉伸，即可實現(xiàn)其性能測試。

由上述現(xiàn)有技術可知，目前的實驗裝置都只能實現(xiàn)單一的內壓載荷測試或者拉伸測試，而無法模擬出二氧化碳注入管在井底時的復雜載荷環(huán)境。并且現(xiàn)有技術中的拉伸裝置也不適用于直接與壓力注入裝置配合使用，原因在于如果使用壓力注入裝置向管材內注入二氧化碳，那么管材在承受內壓的過程中會發(fā)生形變甚至爆炸，而爆炸產生的位移會導致拉伸裝置遭到嚴重破壞，使得裝置難以多次使用。因此，如何能夠設計開發(fā)一種操作方便、簡單高效且可與壓力注入裝置配合使用的拉伸裝置，對研究二氧化碳注入管在井底的安全使用具有重要意義。

實用新型內容

本實用新型解決的是現(xiàn)有技術中的拉伸試驗機因沒有用于固定圓柱形金屬管試件的夾具，且無法配合其他加載裝置聯(lián)合使用的缺陷而導致的操作不便、效率較低的問題，進而提供一種操作方便、簡單高效且可與壓力注入裝置配合使用的拉伸裝置。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案為：

一種金屬管材拉伸裝置，包括：

裝配支架，成型有相互平行設置的第一支撐板和第二支撐板；

拉伸結構，設置在所述第一支撐板和第二支撐板之間，包括第一連接桿和第二連接桿，其中所述第一連接桿與所述第一支撐板連接設置，所述第二連接桿與所述第二支撐板連接設置，同時所述第一連接桿還與液壓系統(tǒng)連接設置，適宜于在所述液壓系統(tǒng)的作用下沿軸向進行往復運動；

所述拉伸結構還設置有第一緩沖件和第二緩沖件，所述第一緩沖件和第二緩沖件分別包括：

環(huán)形緩沖結構；

緩沖接頭，在所述緩沖接頭的一側設置有固定桿，所述固定桿垂直于所述環(huán)形緩沖結構設置，所述環(huán)形緩沖結構的一端套在所述固定桿上，且所述固定桿適宜于沿所述環(huán)形緩沖結構的環(huán)內部分進行相對運動；