[發明專利]實現材料在應力與縫隙作用下的腐蝕性能測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202010463086.7
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111579471A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 趙雪會;韓燕;徐秀清;何淼;付安慶
• 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;G01N17/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種實現材料在應力與縫隙作用下的腐蝕性能測試裝置及方法，本發明通過應力加載夾具使應力腐蝕試樣始終保持彎曲，通過固定夾使試片與應力腐蝕試樣間保持間隙，通過旋轉螺釘調節試片與應力腐蝕試樣間的間隙距離，從而適用于不同縫隙作用的腐蝕性能測試，本發明針對油氣田、化工、海洋等行業對材料進行應力以及縫隙腐蝕評價的實際需求，針對高溫高壓條件下的苛刻環境的管材服役工況，并且本測試裝置結構簡單，耐腐蝕，用料少，同時可以實現高溫高壓浸泡法和電化學測試方法。

技術領域

本發明屬于測試裝置領域，具體涉及一種實現材料在應力與縫隙作用下的腐蝕性能測試裝置及方法。

背景技術

油套管在油田井下復雜工況下服役時，由于管柱的自重而受到一定的拉應力，同時由于油管柱的擺動或顫動引起管體傾斜，有時與套管接觸或形成一定的縫隙，另一種較為頻繁的則是管柱結構之間以及管體與配件之間構成較多的縫隙，這種管體在拉應力狀態下以及縫隙結構存在時，在高溫高壓油氣混輸以及油氣開采過程中的腐蝕介質的作用下，存在較大的應力與縫隙協同作用的腐蝕隱患。眾所周知，在油田環境應力腐蝕斷裂是危害最大的腐蝕形態之一，再加上管體之間存在縫隙腐蝕的促進，管體腐蝕失效事件則更加頻繁。因此在油田管柱的選材及防腐治理措施方面，掌握材料在應力狀態下的縫隙腐蝕敏感性是目前預防管柱失效的關鍵技術之一。

目前對管材的應力以及縫隙腐蝕研究方面，應力腐蝕方法常見的有：三點加載彎曲法；四點加載彎曲法以及圓棒拉伸法?？p隙腐蝕則無統一的加載方式，常見的是夾具上加工一定的縫隙安裝在試樣上即可。因此應力與縫隙腐蝕分別是各自開展測試，鮮有同時實現應力以及縫隙腐蝕協同作用的測試裝置。而結合油田目前存在的大量的腐蝕失效分析可見，管材在應力狀態下并且存在縫隙腐蝕的現象比比皆是，因此設計一種實現金屬材料在應力與縫隙腐蝕協同作用下的測試裝置，滿足油田管柱選材以及失效機理研究具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供實現材料在應力與縫隙作用下的腐蝕性能測試裝置及方法，滿足高溫高壓環境浸泡法和高溫電化學測試方法來評價管材的縫隙腐蝕敏感性的需求。

為了達到上述目的，實現材料在應力與縫隙作用下的腐蝕性能測試裝置，包括應力腐蝕試樣、應力加載夾具和試片，應力加載夾具用于固定應力腐蝕試樣，并使應力腐蝕試樣始終保持彎曲，試片與應力腐蝕試樣間通過固定夾固定，使試片與應力腐蝕試樣間保持間隙，試片上設置有螺釘，通過旋轉螺釘能夠調節試片與應力腐蝕試樣間的間隙距離。

應力腐蝕試樣的一端連接有電化學測試導線。

試片與應力腐蝕試樣的寬度相同。

試片上開設有螺紋孔，螺釘旋入螺紋孔中。

固定夾固定在試片的兩端。

試片與應力腐蝕試樣間的間隙大小調節范圍為0.01mm～1mm。

一種實現材料在應力與縫隙作用下的腐蝕性能測試裝置的使用方法，包括以下步驟：

步驟一，將應力腐蝕試樣固定在應力加載夾具上，使腐蝕試樣表面加載拉伸應力；

步驟二，通過固定夾在應力腐蝕試樣上固定試片，使試片與應力腐蝕試樣間保持間隙；

步驟三，通過旋轉螺釘調節試片與應力腐蝕試樣間的間隙距離；

步驟四，進行腐蝕性能測試。

與現有技術相比，通過應力加載夾具使應力腐蝕試樣始終保持彎曲，通過固定夾使試片與應力腐蝕試樣間保持間隙，通過旋轉螺釘調節試片與應力腐蝕試樣間的間隙距離，從而適用于不同縫隙作用的腐蝕性能測試，本發明針對油氣田、化工、海洋等行業對材料進行應力以及縫隙腐蝕評價的實際需求，針對高溫高壓條件下的苛刻環境的管材服役工況，并且本測試裝置結構簡單，耐腐蝕，用料少，同時可以實現高溫高壓浸泡法和電化學測試方法。