CN101281109A - 一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置，包括三点弯曲试验机、拉－拉疲劳试验机和待测试样，三点弯曲试验机包括施压滚轮、压头卡子和三点弯曲支架及支撑滚柱，拉－拉疲劳试验机包括上夹具，三点弯曲试验机的施压滚轮和压头卡子装配为一体并安装在拉－拉疲劳试验机的上夹具中，上夹具通过传感器及连接线和控制系统连接，所述试样横放在三点弯曲支架的支撑滚柱上，施压滚轮正对棒状疲劳试样。通过结合拉－拉疲劳实验机的控制系统和三点弯曲试验机的支座及压头，进行三点弯曲疲劳试验，实现对油田现场抽油光杆卡子下方10公分范围内的弯曲疲劳过程的模拟，采用本发明装置可以有效地评价涂层对抽油光杆疲劳强度的影响。

Description

一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置
技术领域
本发明涉及一种石油设备领域实验装置，特别涉及一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置。
背景技术
抽油机井一直以来都是国内外油田的主要采油方式。随着当前深油井、稠油井和高含水井的不断增多，合金涂层光杆以其优异的防腐耐磨性能得到了广泛使用。但由于合金涂层的制备过程使得光杆基体与涂层之间呈现冶金结合，涂层的存在对抽油光杆的疲劳性能的影响也越来越关键，油田现场80％以上的光杆断裂为卡子下方10公分范围内的弯曲疲劳断裂。
目前并没有专门针对合金涂层光杆疲劳性能的实验方法，各大油田和光杆生产厂家的通用方法依然是采用普通光杆疲劳性能的测试方法，即主要参考SY/T5029-2006抽油杆标准，采用拉-拉疲劳试验来考察光杆的疲劳性能和使用寿命。
但事实上这种拉-拉疲劳试验方法考察的疲劳性能大都决定于光杆的抗拉强度，而这种方法反映不出涂层对疲劳性能真正的影响。
而对于合金涂层抽油光杆，由于涂层与基体之间材质的显著差异和冶金结合，涂层相对易于出现疲劳源并迅速扩展进入基体，使得涂层光杆的弯曲疲劳断裂要明显高于普通无涂层光杆。因此，必须确定一种有效评价抽油光杆涂层对其疲劳强度影响的实验装置。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置，它能够通过结合拉-拉疲劳实验机的控制系统和三点弯曲试验机的支座及压头，进行三点弯曲疲劳试验，实现对油田现场抽油光杆卡子下方10公分范围内的弯曲疲劳过程的模拟，采用本发明装置可以有效地评价涂层对抽油光杆疲劳强度的影响。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置，包括三点弯曲试验机、拉-拉疲劳试验机和待测试样，所述三点弯曲试验机包括施压滚轮、压头卡子和三点弯曲支架及支撑滚柱，所述拉-拉疲劳试验机包括上夹具，所述三点弯曲试验机的施压滚轮和压头卡子装配为一体并安装在拉-拉疲劳试验机的上夹具中，所述上夹具通过传感器及连接线和控制系统连接，所述试样横放在三点弯曲支架的支撑滚柱上，施压滚轮正对棒状疲劳试样。
所述实验装置包括基座，所述基座两端分别设置有支撑柱，支撑柱顶端安装有顶座，所述上夹具安装在顶座上；基座上、两个支撑柱之间安装有三点弯曲试验机基座，所述三点弯曲试验机基座两端分别安装有三点弯曲支架，所述三点弯曲支架顶端安装支撑滚柱，所述试样横放在支撑滚柱上。
所述试样两端分别安装有试样端防护卡。
本发明的工作过程为：将将三点弯曲试验机的施压滚轮和压头卡子组装后一起装入拉-拉疲劳试验机的上夹具中，而将棒状疲劳试样横放在三点弯曲支架的支撑滚柱上后，用试样端防护卡将试样两端进行安全防护固定，即采用金属片将两端轻轻固定，防止试样位置出现意外移动或飞溅，但固定程度不能阻碍试验过程中的正常运动。通过控制系统和施压滚轮进行弯曲载荷、频率和位移的控制，使得试样在一定频率弯曲载荷F作用下随着压头做循环弯曲疲劳运动。其中滚轮直径D、跨距Ls、弯曲载荷F、频率和位移的设定需结合实际情况、GB/T 14452金属弯曲力学性能试验方法、和SY/T5029抽油杆标准综合考虑。在试验结果的判定上，以试样完全断裂或表面出现明显裂纹时对应压头的位移作为标准。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
1.便于真实反映涂层对抽油光杆疲劳性能的影响，有利于筛选涂层和控制产品质量；
2.有利于油田现场选择合金涂层抽油光杆，减少弯曲疲劳断裂的事故。
附图说明
图1是本发明所述实验装置结构示意图。
图中：1施压滚轮、2压头卡子、3三点弯曲支架、4支撑滚柱、5上夹具、6传感器及连接线、7控制系统、8试样、9基座、10支撑柱、11顶座、12三点弯曲试验机基座、13防护卡。
图2是本发明所述实验装置的实验原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置，包括三点弯曲试验机、拉-拉疲劳试验机和待测试样，所述三点弯曲试验机包括施压滚轮1、压头卡子2和三点弯曲支架3及支撑滚柱4，所述拉-拉疲劳试验机包括上夹具5，所述三点弯曲试验机的施压滚轮和压头卡子装配为一体并安装在拉-拉疲劳试验机的上夹具中，所述上夹具通过传感器及连接线6和控制系统7连接，所述试样8横放在三点弯曲支架的支撑滚柱上，施压滚轮正对棒状疲劳试样。
所述实验装置包括基座9，所述基座两端分别设置有支撑柱10，支撑柱顶端安装有顶座11，所述上夹具安装在顶座上；基座上、两个支撑柱之间安装有三点弯曲试验机基座12，所述三点弯曲试验机基座两端分别安装有三点弯曲支架，所述三点弯曲支架顶端安装支撑滚柱，所述试样横放在支撑滚柱上。
所述试样两端分别安装有试样端防护卡13。
本发明的工作过程为：将将三点弯曲试验机的施压滚轮和压头卡子组装后一起装入拉-拉疲劳试验机的上夹具中，而将棒状疲劳试样横放在三点弯曲支架的支撑滚柱上后，用试样端防护卡将试样两端进行安全防护固定，即采用金属片将两端轻轻固定，防止试样位置出现意外移动或飞溅，但固定程度不能阻碍试验过程中的正常运动。本发明所述实验装置的原理如图2所示，通过控制系统和施压滚轮进行弯曲载荷、频率和位移的控制，使得试样在一定频率弯曲载荷F作用下随着压头做循环弯曲疲劳运动。其中滚轮直径D、跨距Ls、弯曲载荷F、频率和位移的设定需结合实际情况、GB/T 14452金属弯曲力学性能试验方法、和SY/T5029抽油杆标准综合考虑。在试验结果的判定上，以试样完全断裂或表面出现明显裂纹时对应压头的位移作为标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置，包括三点弯曲试验机、拉-拉疲劳试验机和待测试样，所述三点弯曲试验机包括施压滚轮、压头卡子和三点弯曲支架及支撑滚柱，所述拉-拉疲劳试验机包括上夹具，其特征在于：所述三点弯曲试验机的施压滚轮和压头卡子装配为一体并安装在拉-拉疲劳试验机的上夹具中，所述上夹具通过传感器及连接线和控制系统连接，所述试样横放在三点弯曲支架的支撑滚柱上，施压滚轮正对棒状疲劳试样。
2、如权利要求1所述的评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置，其特征在于：所述实验装置包括基座，所述基座两端分别设置有支撑柱，支撑柱顶端安装有顶座，所述上夹具安装在顶座上；基座上、两个支撑柱之间安装有三点弯曲试验机基座，所述三点弯曲试验机基座两端分别安装有三点弯曲支架，所述三点弯曲支架顶端安装支撑滚柱，所述试样横放在支撑滚柱上。
3、如权利要求2所述的评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验装置，其特征在于：所述试样两端分别安装有试样端防护卡。
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