[發明專利]硫化物應力腐蝕開裂試驗裝置和方法

在審

• 申請號: 202110201358.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN114965030A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 趙鵬;桂明祥
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N17/02
• 代理公司: 上海科琪專利代理有限責任公司 31117
• 代理人: 喬杰;鄭明輝

本發明公開了一種硫化物應力腐蝕開裂試驗裝置和方法。本發明的試驗裝置包括應力環試驗罐組件（1）、信號轉換器（2）和計算機終端；應力環試驗罐組件中的溶解氧電極（151）、硫化氫電極（152）、pH值電極（153）和溫度電極（154）的感應端插入到試驗罐（14）內的試驗溶液中，電極的信號端與信號轉換器的信號輸入端連接，信號轉換器的數據傳輸接口與計算機終端的數據傳輸接口連接。本發明的試驗方法包括：通過計算機終端觀測由溶解氧電極、硫化氫電極、pH值電極和溫度電極測得的試驗溶液中的溶解氧濃度、硫化氫濃度、pH值和溫度。本發明的試驗裝置和方法能使試驗過程中試驗罐始終處于封閉狀態，保證了試驗結果的準確性。

技術領域

本發明涉及一種材料試驗裝置和方法，尤其涉及一種硫化物應力腐蝕開裂試驗裝置和方法。

背景技術

隨著世界油氣資源的不斷開發，油氣開采的難度不斷加大，石油天然氣已轉向非常規油氣資源的開發，尤其是含硫化氫的油氣資源也已經成為了開采的主要目標。然而，在對含硫化氫的油氣資源進行開采時，硫化氫會對油井管造成腐蝕并導致其開裂，因此，在開采含硫化氫的油氣資源時必須采用抗硫油井管。

為確保抗硫油井管的抗硫性能符合標準要求，需要按照國際慣用的NACE 0177標準（NACE是National Association of Corrosion Engineers，中譯文為美國國際腐蝕工程師協會），對抗硫油井管產品進行硫化物應力腐蝕開裂試驗。

目前，針對硫化物應力腐蝕開裂試驗，有專門的試驗裝置，具體來說就是一個應力環試驗罐組件，其包括應力環和試驗罐，試驗罐安置在應力環的中間，試驗罐內盛放有試驗溶液，應力環上還設置有用于對試樣進行應力加載的應力加載機構。當要對油井管材質試樣進行試驗時，將試樣安裝在應力加載機構上且處于試驗罐內的試驗溶液中，調節應力環并通過應力加載機構對試樣施加拉伸力，同時還需要對試驗溶液進行吹氮除氧、測試溶解氧濃度、吹入硫化氫、測試硫化氫飽和度等步驟的操作。而在試驗過程中，還需要不斷地測試試驗溶液的硫化氫濃度、pH值及溫度。在上述過程中，需要不斷地從試驗罐中抽取試驗溶液，然后，用碘量滴定法來檢測試驗溶液中的溶解氧濃度和硫化氫濃度，用pH試紙來檢測試驗溶液的pH值，等等。

如上所述，利用現有的試驗裝置來進行硫化物應力腐蝕開裂試驗，需要經常從試驗罐中抽取試驗溶液做測試，這樣一來，一方面，很難保證試驗罐的封閉性，試驗罐中的試驗溶液難免會與空氣接觸，空氣中的氧氣進入試驗溶液中則會對試驗結果造成不良影響，另一方面，多次抽取試驗罐中的溶液來做測試，會造成試驗罐內的試驗溶液大量減少，從而導致試驗無法進行下去。此外，由于試驗溶液中的硫化氫氣體具有較強的毒性，抽取試驗溶液過程也是比較危險的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硫化物應力腐蝕開裂試驗裝置和方法，該試驗裝置和方法能使試驗過程中試驗罐始終處于封閉狀態，從而避免了試驗罐中的試驗溶液與外部空氣接觸，同時也保證了試驗罐內有足夠的試驗溶液，進而保證了試驗結果的準確性，同時還降低了試驗人員接觸試驗溶液中硫化氫氣體的幾率，有效保障了試驗人員的人身安全。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種硫化物應力腐蝕開裂試驗裝置，包括應力環試驗罐組件、信號轉換器和計算機終端；所述應力環試驗罐組件包括應力環、試驗罐、溶解氧電極、硫化氫電極、pH值電極、溫度電極、進氣管和出氣管；所述試驗罐安置在應力環的中間，試驗罐內盛放有試驗溶液；所述應力環上還設置有應力加載機構，作為試驗對象的試樣安裝在應力加載機構上，試樣穿過試驗罐且處于試驗溶液中；所述試驗罐的頂部開設有進氣孔，所述進氣管的一端通過進氣孔插入到試驗溶液中；所述試驗罐的頂部開設有出氣孔，所述出氣管與出氣孔連通；所述試驗罐的頂部開設有與所述溶解氧電極、硫化氫電極、pH值電極和溫度電極相對應的電極插入孔，所述溶解氧電極、硫化氫電極、pH值電極和溫度電極的感應端通過電極插入孔插入到試驗罐內的試驗溶液中，溶解氧電極、硫化氫電極、pH值電極和溫度電極的信號端均與信號轉換器的信號輸入端電性連接，信號轉換器的數據傳輸接口與計算機終端的數據傳輸接口電性連接。