[實用新型]一種評價鋼管表面狀態對開裂行為影響的試驗裝置

有效

• 申請號: 201821475542.4
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN209069802U
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 龍巖;王磊;付安慶;白真權;潘志勇;羅金恒;袁軍濤
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;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;G01N3/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種評價鋼管表面狀態對開裂行為影響的試驗裝置，包括能夠進行四點彎曲加載的弧形試樣和用于對弧形試樣進行加載的應力加載系統，將加載好的弧形試樣放置在模擬腐蝕試驗設備內；通過從鋼管外表面取樣，試樣保留鋼管外表面的加工特征或在其表面預制缺陷，然后對試樣進行四點彎曲加載至試驗載荷后，將加載好的試樣置于腐蝕介質中進行應力腐蝕開裂模擬試驗，以評價鋼管表面狀態對應力腐蝕開裂行為的影響。本實用新型結構簡單、易于取樣、造價低廉、適用性強，實現了評價鋼管在精確控制的環向受力條件下、不同表面狀態條件下的應力腐蝕開裂行為，試驗條件更加貼近現場實際工況，保障了石油專用管應力腐蝕開裂評價試驗的準確性與有效性。

技術領域

本實用新型屬于腐蝕評價試驗領域，具體為一種評價鋼管表面狀態對開裂行為影響的試驗裝置。

背景技術

油套管、輸送管等石油專用管道在油氣資源的勘探開發和輸送過程中，鋼管外壁常接觸井筒工作液、地層水或土壤等環境，當環境中存在Cl^-、CO₂、H₂S以及溶解氧等腐蝕性介質時會造成鋼管腐蝕破壞，特別是當工作載荷、制造或焊接殘余應力等導致的拉應力與腐蝕因素疊加可能引起管道應力腐蝕開裂失效。若鋼管外表面存在折疊、擦傷等缺陷/缺欠時，這些表面缺陷/缺欠容易成為開裂源區，增加鋼管應力腐蝕開裂風險，嚴重威脅管道服役安全。

應力腐蝕開裂試驗是一種有效測定金屬材料應力腐蝕開裂敏感性的試驗方法，通過對試樣加載并將其置于模擬環境中以判定材料在特定工況環境下的應力腐蝕開裂風險，對于管線選材具有重要的指導意義。目前，國內外現有的應力腐蝕開裂試驗裝置主要分為全尺寸試驗裝置和小尺寸試驗裝置兩類，現有試驗方法在評價鋼管表面狀態對應力腐蝕開裂影響方面存在以下問題：

(1)全尺寸試驗裝置通過內部加載系統對一段完整管道進行加載，盡管能夠保留完整的鋼管表面特征，但由于試樣尺寸大，難以置于腐蝕容器中，因此多采用內部填充腐蝕介質方式進行試驗，僅能夠實現對鋼管內表面應力腐蝕開裂敏感性的測定，且試驗成本較高。

(2)小尺寸試驗裝置通過應力加載夾具對機加工小試樣進行加載，試驗裝置可置于高溫高壓釜等腐蝕容器中，試驗成本較低，常用于選材評價及對比試驗。目前，國內外均有針對小尺寸試驗裝置的統一標準，其對試樣規格及其適用條件已作出明確說明，其中GB/T 15970.5-1998所規定的C型環試樣能夠保留鋼管原始表面，但C型環試樣通常需要保留鋼管的3/4圓周，僅適用于小管徑鋼管，除非腐蝕容器容量足夠大，否則較難對大管徑鋼管進行取樣及試驗。

基于上述問題的限制，當前對于鋼管表面狀態對應力腐蝕開裂行為影響的研究尚未全面展開，急需設計一種滿足不同管徑需求且保留管道原始表面狀態的試驗裝置，并建立合理的實驗室評價方法，保障管道安全高效構建及運行。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型專利提供了一種評價鋼管表面狀態對開裂行為影響的試驗裝置，通過從鋼管外表面取樣，試樣保留鋼管外表面的加工特征或在其表面預制缺陷，然后對試樣進行四點彎曲加載至試驗載荷后，將加載好的試樣置于特定條件的腐蝕介質中進行應力腐蝕開裂模擬試驗，以評價鋼管表面狀態對應力腐蝕開裂行為的影響。

為實現本實用新型的目的，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種評價鋼管表面狀態對開裂行為影響的試驗裝置，包括能夠進行四點彎曲加載的弧形試樣和用于對弧形試樣進行加載的應力加載系統，應力加載系統對弧形試樣加載后，放置在模擬腐蝕試驗設備內；所述弧形試樣包括弧形面和加載面，所述應力加載系統包括四點彎曲夾具以及應力測量設備；其中，四點彎曲夾具下部安裝有位移調節螺栓，四點彎曲夾具的四個加載支點包括第一外支點、第二外支點、第一內支點以及第二內支點，其中，第一外支點和第二外支點分別與弧形面的兩端邊緣接觸，第一內支點和第二內支點分別與加載面的兩端邊緣接觸。

本實用新型進一步的改進在于，弧形面為鋼管沿環向的原始外表面。