[發明專利]一種可動態調整環境參數的海底管道的腐蝕疲勞試驗裝置

在審

• 申請號: 202111108536.1
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113848137A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 余建星;李昊達;余楊;劉欣;黃愷航;許偉澎;吳世博
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/02;G01N17/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 焦海峰

本發明實施例公開了一種可動態調整環境參數的海底管道的腐蝕疲勞試驗裝置，包括：試驗箱；力學加載結構；實驗液調節結構；pH值控制結構；溫度調節結構；壓力調節結構。本發明基于力學加載結構模擬待測海底管道在實際使用狀態下的持續受力情況的前提下，通過對試驗箱中的環境參數的動態調節，模擬海底環境的實時變化情況，提高了結果的可參考性，克服了現有技術中無法同步動態調節而造成腐蝕疲勞模擬試驗與實際腐蝕疲勞狀態的較大誤差。

技術領域

本發明實施例涉及海洋領域和海底石油開采領域中的管道的檢測技術領域，具體涉及一種可動態調整環境參數的海底管道的腐蝕疲勞試驗裝置。

背景技術

現有的腐蝕疲勞試驗通常有以下兩種：1.先對試件預腐蝕，然后再對預腐蝕后的試件開展疲勞試驗，以考察材料或構件的腐蝕疲勞性能；2.在固定環境下(壓力，溶液濃度，PH)對試件開展疲勞試驗。

然而，在土木工程、海洋工程、機械工程領域，結構、構件和材料往往同時承受腐蝕和疲勞作用，并且環境因素有隨著時間的推移會有較大的變化。若仍采用以上兩種方法，會存在以下問題：

1.缺乏對腐蝕疲勞耦合作用效果的研究。實際上，疲勞與腐蝕是一個相互作用，互相促進的過程，材料在溶液中發生電化學反應生成銹層，會加速侵蝕向材料縱深發展，銹層的脫落和蝕坑的形成會增大局部應力，繼而對疲勞裂紋的產生起到促進作用，而裂紋的產生會加速腐蝕效應。

2.缺乏對實際環境的模擬。比起陸地，海洋中的溫度和壓力在一天的范圍內都是有著很大的變化，而工程結構所經歷的環境因素也是一個動態的，傳統的腐蝕疲勞機只能在固定環境下進行試驗，無法模擬環境參數動態調整的環境，若將以此得到的實驗結果用于生產實際，將會給行業應用帶來很大的誤差和無法預料的安全隱患。

3.缺乏穩定的pH控制系統。海洋內的pH在相當長的一段時間內保持穩定，但是一般的腐蝕疲勞機因為容積有限，溶液含量有限，隨著腐蝕的進行，溶液內的pH會有相當程度的變化，若是進行長期的腐蝕疲勞模擬，更會對溶液pH產生較大影響，因此會對試驗結果產生較大的誤差。

發明內容

為此，本發明實施例提供一種可動態調整環境參數的海底管道的腐蝕疲勞試驗裝置，基于力學加載結構模擬待測海底管道在實際使用狀態下的持續受力情況的前提下，通過對試驗箱中的環境參數的動態調節，模擬海底環境的實時變化情況，提高了結果的可參考性，克服了現有技術中無法同步動態調節而造成腐蝕疲勞模擬試驗與實際腐蝕疲勞狀態的較大誤差。

為了實現上述目的，本發明的實施方式提供如下技術方案：

在本發明實施例的一個方面，提供了一種可動態調整環境參數的海底管道的腐蝕疲勞試驗裝置，包括：

試驗箱，形成有試驗腔，以及固體和/或液體排出通道；

力學加載結構，包括位于所述試驗腔其中一端的固定部，以及位于所述試驗腔另一端且朝向所述固定部可移動地設置的加載部，所述固定部與所述加載部之間形成有用于放置待測海底管道的放置間隙；

實驗液調節結構，包括分別與所述試驗腔連通的濃溶液提供組件和稀釋液提供組件；

pH值控制結構，包括設置于所述試驗腔中的pH監測儀，與所述試驗腔連通設置的pH緩沖液提供組件，以及電連于所述pH監測儀和所述pH緩沖液提供組件之間的調控單元，且當pH監測儀監測到的pH值超過預設范圍時，所述調控單元控制所述pH緩沖液提供組件向所述試驗腔中提供pH緩沖液；

溫度調節結構，包括設置于所述試驗腔中的溫度傳感器和至少一個加熱器；

壓力調節結構，包括設置于所述試驗腔中的壓力傳感器，以及分別與所述試驗腔連通的氣體提供組件與氣體釋放組件。