[發(fā)明專利]一種用于硫化物應(yīng)力腐蝕開裂試驗的非對稱結(jié)構(gòu)單軸拉伸試樣及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011421005.3
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112557152B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余世杰;舒志強;歐陽志英
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海隆石油管材研究所;上海海隆石油鉆具有限公司
• 主分類號: G01N1/32
• 分類號: G01N1/32;G01N1/44
• 代理公司: 上海滬慧律師事務(wù)所 31311
• 代理人: 朱九皋

本發(fā)明公開了一種用于硫化物應(yīng)力腐蝕開裂試驗的非對稱結(jié)構(gòu)單軸拉伸試樣及其制備方法，包括第二平行段，第二平行段的兩端分別連接第一平行段和第三平行段，第一平行段和第三平行段分別通過上過度圓弧和下過度圓弧連接上夾持端平行段和下夾持端平行段；上過度圓弧半徑大于下過度圓弧，下過度圓弧半徑大于等于15mm。本發(fā)明通過在試樣的上、下過度圓弧區(qū)域表面噴涂一層抗硫化氫腐蝕涂層，上過度圓弧半徑大于下過度圓弧半徑，這樣可以降低試樣上過度圓弧區(qū)域應(yīng)力集中，同時利用抗硫化氫腐蝕涂層保護試樣上、下過度圓弧區(qū)域?？捎行П苊飧咪摷壙沽蜚@桿材料在進行硫化氫應(yīng)力腐蝕實驗過程中發(fā)生過度圓弧區(qū)域無效斷裂的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于硫化物應(yīng)力腐蝕開裂試驗的單軸拉伸試樣及其制備方法，尤其是用于高鋼級抗硫材料硫化物應(yīng)力腐蝕試驗評價用的單軸拉伸試樣及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著全球能源需求量的逐年增大，油氣資源勘探已逐年向深地層、含硫環(huán)境地層區(qū)塊發(fā)展，石油鉆桿的服役環(huán)境也越加苛刻，抗硫鉆桿的市場需求逐年增大，且對抗硫鉆桿的強度等級的要求也提高。近年來，抗硫鋼制鉆桿的強度等級已從95ksi、105ksi提升至120ksi、125ksi，在國內(nèi)外相關(guān)標準中，抗硫鉆桿的生產(chǎn)檢驗必須通過NACE TM 0177標準中A法單軸拉伸硫化物應(yīng)力腐蝕開裂評價試驗。上述評價試驗的本質(zhì)就是將圓棒拉伸試樣浸泡在硫化氫含溶液環(huán)境中，并施加一定的拉伸載荷，試驗時間為720小時，通過試樣在試驗期間發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂與否，來判定產(chǎn)品是否合格。隨著抗硫鉆桿強度等級，施加載荷的提高，在圓棒拉伸試樣的圓弧過渡區(qū)域發(fā)生無效斷裂的比例越來越大，而絕大部分無效斷裂均發(fā)生在圓棒拉伸試樣上部圓弧(試驗中試樣靠近溶液液面的圓弧區(qū)域)，對于判定為無效試驗的材料需要重新進行試驗，包括重新制備樣品、配置溶液、施加載荷及通硫化氫氣體，并重新計算實驗時間。這嚴重影響試驗效率和成本，且仍存在發(fā)生無效斷裂的情況，也間接影響了技術(shù)人員對產(chǎn)品可靠性的判斷；因此如何提高試驗效率，降低實驗成本，避免無效斷裂的問題影響到技術(shù)人員對產(chǎn)品可靠性的判斷，具有重大意義。

通過前期對NACE TM 0177標準A法試驗的無效斷裂試驗觀察，認為試驗中試樣靠近溶液液面的圓弧區(qū)域發(fā)生無效斷裂，主要是由于存在以下幾個問題：

1、單軸拉伸試樣本身在圓弧區(qū)域由于試樣橫截面的變化，在該區(qū)域存在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中；

2、試驗過程中，將單軸拉伸試樣放置在帶硫化氫溶液12的試驗容器13內(nèi)，試驗容器13上分別設(shè)有進氣管10和出氣管11，在通過試驗溶液時試驗氣體應(yīng)持續(xù)不斷冒泡，以維持試驗溶液的硫化氫濃度環(huán)境。氣泡在冒出溶液液面時，會造成液面的波動，因此，試樣靠近溶液液面的圓弧區(qū)域較另一圓弧區(qū)域承受了更大的流體波動載荷，其加載示意圖見圖2所示；

3、單軸拉伸試樣圓弧區(qū)域加工較試樣直段表面更難加工，光潔度更難保證。

因此，在符合NACE TM 0177標準的前提下，開發(fā)一種能有效降低無效斷裂的單軸拉伸試樣結(jié)構(gòu)，對于抗硫鉆桿生產(chǎn)試驗評價，降低無效評價試驗時間，是一項非常重要的工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在符合NACE TM 0177標準的前提下，提供一種可以解決高鋼級抗硫鉆桿材料抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂實驗過程中，發(fā)生的在圓棒拉伸試樣的圓弧過渡區(qū)域發(fā)生無效斷裂的技術(shù)問題，提供一種可以提高試驗效率，降低實驗成本，避免無效斷裂的問題影響到技術(shù)人員對產(chǎn)品可靠性的判斷的用于硫化物應(yīng)力腐蝕開裂試驗的單軸拉伸試樣及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于硫化物應(yīng)力腐蝕開裂試驗的非對稱結(jié)構(gòu)單軸拉伸試樣，包括第二平行段，所述第二平行段的兩端分別連接第一平行段和第三平行段，所述第一平行段和第三平行段分別通過上過度圓弧和下過度圓弧連接上夾持端平行段和下夾持端平行段；所述上過度圓弧半徑大于下過度圓弧半徑，所述下過度圓弧半徑大于等于15mm；所述上夾持端平行段、上過度圓弧、第一平行段、第三平行段、下過度圓弧、下夾持端平行段表面涂覆設(shè)有抗硫化氫腐蝕涂層。