[發明專利]一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價方法及裝置

有效

• 申請號: 202011270508.5
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112393970B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李發根;徐秀清;趙新偉;韓燕;趙雪會
• 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: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/12;G01N17/00
• 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

1.一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置，其特征在于，包括試驗管材(1)、供氣單元(2)、監測組件(5)、控制單元(6)、第一管路(11)和第二管路(10)，試驗管材(1)兩端密封安裝有封頭(7)，第一管路(11)從試驗管材(1)的一端穿過封頭(7)與試驗管材(1)內腔連通，第二管路(10)的一端從試驗管材(1)的另一端穿過封頭(7)與試驗管材(1)內腔連通，第二管路(10)的另一端與供氣單元(2)連接，第一管路(11)在位于試驗管材(1)外部的部分設有第一控制閥(13)，第二管路(10)上在試驗管材(1)與供氣單元(2)之間的部分設有第二控制閥(12)，監測組件(5)用于測量應變并設置于試驗管材(1)外壁最大應變處，供氣單元(2)、監測組件(5)、第一控制閥(13)和第二控制閥(12)均與控制單元(6)連接，所述試驗管材(1)為一段雙金屬復合管材；

通過所述管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置進行管材應力腐蝕開裂敏感性評價方法，包括如下過程：

應變量分析：1)測量易于獲取的雙金屬復合管和基管應力應變曲線；2)依據公式1繪制耐蝕合金層應力應變曲線，得出耐蝕合金層屈服強度R_{e耐蝕合金層}；3)根據屈服強度R_{e耐蝕合金層}對應的應變值ξ_{e耐蝕合金層}，結合雙金屬復合管應力應變曲線獲取相同應變值ξ_復合管對應的應力水平σ_復合管；4)根據管材應力水平σ_復合管，基于強度設計理論和氣體狀態方程，計算試驗管材(1)的初步加氣量；

式中：σ為雙金屬復合管、基管、耐蝕合金層相應的應力水平，t為基管、耐蝕合金層對應的厚度；

試驗環境加載：對試驗管材(1)注入試驗溶液，加熱試驗溶液至試驗溫度，再通入必需的腐蝕性氣體；

試驗應力加載：依據計算的試驗管材(1)的加氣量，設置氣體注入量，利用供氣單元(2)向試驗管材(1)中注入氣體，加注過程中根據監測組件(5)測量的試驗管材(1)的應變值調節實際氣體注入量，使試驗管材(1)應變值達到所需值ξ_復合管后，開始試驗計時；

試驗應力維持：試驗中隨時監測試驗管材(1)的應變值，并利用控制單元(6)來控制第一控制閥(13)和第二控制閥(12)，進而調節試驗管材(1)的進氣量和排氣量，以維持試驗管材(1)達到所需的應變水平；

管材探傷：試驗后，對試驗管材(1)進行全管材探傷，分析管材的裂紋生成情況，給出管材應力腐蝕開裂敏感性評價結果。

2.根據權利要求1所述的一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置，其特征在于，封頭(7)試驗管材(1)的端部之間為螺紋連接，其中，試驗管材(1)的外表面設置外螺紋，封頭(7)的內表面設有與所述外螺紋適配的內螺紋。

3.根據權利要求1或2所述的一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置，其特征在于，試驗管材(1)的外部罩有密封的緩沖單元(3)，緩沖單元(3)上連接有第三管路(9)，第三管路(9)上位于緩沖單元(3)外部的部分設有閥門(14)。

4.根據權利要求3所述的一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置，其特征在于，封頭(7)通過支架(8)設置在緩沖單元(3)內，通過所述支架(8)使試驗管材(1)懸空于緩沖單元(3)內。

5.根據權利要求3所述的一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置，其特征在于，還包括后處理單元(4)，第一管路(11)和第三管路(9)均連接于所述后處理單元(4)，所述后處理單元(4)能夠處理緩沖單元(3)和試驗管材(1)的排放流體。

6.根據權利要求1所述的一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置，其特征在于，所述第一控制閥(13)和第二控制閥(12)采用高壓氣動閥。

7.根據權利要求1所述的一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置，其特征在于，監測組件(5)采用應變片。

8.根據權利要求1所述的一種管材應力腐蝕開裂敏感性評價裝置，其特征在于，試驗應力加載時，向試驗管材(1)中注入惰性氣體。