[實用新型]一種復合加載應力腐蝕試驗裝置

有效

• 申請號: 201520987265.5
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN205229018U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 韓燕;尹成先;馬慶偉;呂乃欣
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N3/08;G01N3/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本實用新型涉及石油勘探器材研究，具體為一種復合加載應力腐蝕試驗 裝置。

背景技術

近年來，油氣田由于硫化氫等腐蝕性介質的存在導致鉆桿、油套管等材 料應力腐蝕開裂頻發。應力腐蝕開裂是材料在低于其屈服強度時過早的失 效，具有突發性和不可預見性，存在著很大的安全隱患?，F有的應力腐蝕試 驗裝置多為單純的受拉或受彎曲應力的恒載荷試驗裝置，而油田現場鉆桿、 油套管材料在承受拉應力的同時，還承受著一定的扭矩、彎矩、振動，以及 流體沖擊，單一受力工況下的模擬試驗不能很好的與實際工況相匹配，這也 是為何經實驗室檢測合格的材料在現場仍然出現開裂的原因。因此，迫切需 要開發可以實現復合加載功能的應力腐蝕試驗裝置，使得真實工況下的應力 腐蝕研究得以開展。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種復合加載應力腐蝕試 驗裝置，能夠同時施加拉伸、扭轉、液體流動沖擊三種力的復合加載應力， 更加接近實際工況，適用于各工程領域金屬材料在承受拉伸、扭轉、流體流 動復合作用下的應力腐蝕試驗研究。

本實用新型是通過以下技術方案來實現：

一種復合加載應力腐蝕試驗裝置，包括拉力環，密閉設置的環境容器， 從上方伸入環境容器設置的進氣管、出氣管、熱電偶和壓力傳感器，分別設 置在環境容器上下端的上下夾具，螺紋連接在下夾具自由端的加載螺栓，連 接在上夾具自由端上的旋轉電機，以及設置在環境容器下部的電磁攪拌器和 設置在環境容器中的磁子；拉力環沿徑向一端與上夾具固定連接，另一端連 接在加載螺栓遠離下夾具的一端；拉力環通過加載螺栓旋轉經上下夾具對試 件施加拉應力。

優選的，加載螺栓一端與下夾具自由端螺紋連接，另一端通過螺紋連接 有支柱，拉力環與支柱固定連接。

進一步，還包括固定設置的支座，支柱的自由端固定在支座上，旋轉電 機與支座固定連接。

優選的，環境容器外部套設有加熱套。

優選的，拉力環采用彈性金屬或彈性體制成。

優選的，上下夾具分別通過密封圈與環境容器密封連接。

優選的，還包括設置控制面板的控制電路，控制電路的輸出端連接熱電 偶的控制端和旋轉電機的控制端，輸入端連接壓力傳感器的輸出端。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果：

本實用新型設計了一種復合加載應力腐蝕試驗裝置，通過拉力環的設 置，實現了精確的加載力控制；通過旋轉電機的設置，實現了樣品的扭應力 加載；通過電磁攪拌器的設置，實現了試驗介質的流動，從而實現了樣品的 相對運動；通過壓力傳感器的設置，實現了高壓條件下的試驗；通過熱電偶 和加熱套的設置，實現了高溫條件下的試驗。用以進行鉆桿、油套管材料等 在油氣井下高溫高壓多相流腐蝕性介質及承受拉伸、扭轉、液體流動沖擊的 復雜受力工況下的耐腐蝕性能研究，也可用于其它金屬材料在高溫高壓多相 流腐蝕介質及承受復合載荷工況下的耐蝕性及腐蝕規律研究。綜合實現了油 氣田苛刻腐蝕工況高溫高壓、拉應力、扭應力和流體流動沖刷腐蝕作用的集 成作用，也可以單獨實現高溫或高壓、拉伸應力、扭轉應力、沖刷作用下的 腐蝕模擬工況試驗研究。

進一步的，樣品加載時，先固定下部螺栓起固定作用，通過上部螺栓加 載使得拉力環產生壓縮變形，給樣品施加一個反作用的拉應力，通過拉力環 的變形量計算樣品上承受的載荷，從而得到精確的加載應力。

進一步的，通過加熱套給環境容器加熱，實現高溫試驗，并起到保溫的 作用。

附圖說明

圖1為本實用新型實例中所述裝置的結構示意圖。

圖中：1-拉力環，2-電磁攪拌器，3-環境容器，4-進氣管，5-熱電偶，6- 旋轉電機，7-出氣管，8-壓力傳感器，9-試樣，10-加熱套，11-磁子，12-密 封圈，13-加載螺栓，14-支座。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本 實用新型的解釋而不是限定。

本實用新型所設計的試驗裝置可以實現同時承受拉伸、扭轉和流體流動 沖擊三種力的復合加載工況下的應力腐蝕試驗，原理簡單、操作方便，更加 接近油田現場實際工況，有利于促進對油氣田鉆桿、油套管材料在真實受力 情況下的應力腐蝕的研究。