CN115950810A - 一种管道应力腐蚀实验装置及其使用方法 - Google Patents

一种管道应力腐蚀实验装置及其使用方法 Download PDF

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CN115950810A CN202211224732.XA CN202211224732A CN115950810A CN 115950810 A CN115950810 A CN 115950810A CN 202211224732 A CN202211224732 A CN 202211224732A CN 115950810 A CN115950810 A CN 115950810A
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万里平
郭杨杨
寇义东
闫旭辉
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Abstract

本发明公开了一种管道应力腐蚀实验装置及其使用方法，属于应力腐蚀测试技术领域，本装置包括腐蚀液系统和试件夹持系统，试件夹持系统包括夹持块、轨道、动滑轮和负重单元；轨道有两条且均竖直设置，夹持块有两个且每个夹持块的两端分别与两条轨道滑动连接，两个夹持块的中部均设有夹持单元，用与夹持试样的两端，每个夹持块均配套有锁紧部件和两个挂钩，锁紧部件用于将夹持块锁定在轨道上；动滑轮拉线的两端分别与单个夹持块的两个挂钩连接，负重单元挂载在动滑轮上以对夹持块施加拉力，试样的两端分别通过柔性管道与腐蚀液系统连通。本发明的管道应力腐蚀实验装置能够模拟管道应力腐蚀情况，还能够模拟拉应力、压应力条件下的腐蚀情况。

Description

一种管道应力腐蚀实验装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及应力腐蚀测试技术领域，具体为一种管道应力腐蚀实验装置及其使用方法。
背景技术
应力腐蚀是指金属或合金在腐蚀介质和拉应力或压应力的协同作用下引起金属或合金的破裂现象，是油气勘探、化工行业中设备损坏的一个重要原因，因此，进行应力腐蚀试验研究对确保材料安全使用具有重要意义。
目前的应力腐蚀试验装置主要利用夹持设备对测试件施加一定应力，然后利用腐蚀液体对测试件进行冲洗，或者直接将测试件放置于腐蚀介质中浸泡，一段时间后在取出待测试件进行测量，监测其具体的腐蚀情况，如中国申请发明专利CN202010463086.7公开的一种实现材料在应力与缝隙作用下的腐蚀性能测试装置及方法，但目前的实验装置主要模拟腐蚀介质从外表面侵蚀试样，并不适合管道的应力腐蚀情况，管道腐蚀时是流体在管道内流动，从内壁对管道进行侵蚀，其侵蚀的形态、速率与流体的流速、压力相关，而现有装置无法对此进行模拟。
发明内容
鉴于以上技术问题，本发明的目的在于提供一种管道应力腐蚀实验装置及其使用方法，能够用于模拟管道应力腐蚀情况。
本发明采用以下技术方案为：
一种管道应力腐蚀实验装置，包括腐蚀液系统和试件夹持系统，循环液体系统用于对试件夹持系统提供腐蚀性液体，以模拟试样处于腐蚀环境中，其特征在于，
试件夹持系统包括夹持块、轨道、基座、动滑轮和负重单元；基座用于承载轨道，轨道有两条且均竖直设置，即两条轨道平行，夹持块有两个且每个夹持块的两端分别与两条轨道滑动连接，每个夹持块的中部均设有夹持单元，两个夹持块的夹持单元分别夹持试样的两端，每个夹持块均配套有锁紧部件和两个挂钩，锁紧部件用于将夹持块锁定在轨道上，避免其滑动，两个挂钩对称设置于夹持块两侧；动滑轮拉线的两端分别与单个夹持块的两个挂钩连接，负重单元挂载在动滑轮上以对夹持块施加拉力；所述试样为管状结构，试样的两端分别通过柔性管道与腐蚀液系统连通。
本发明可以模拟拉应力或压应力，当位于上部的夹持块被锁紧部件锁定在轨道上、位于下部的夹持块未被锁定且挂载动滑轮时，可以模拟试样承受拉应力的应力腐蚀情况；反之，当位于下部的夹持块被锁紧部件锁定在轨道上、位于上部的夹持块未被锁定且挂载动滑轮时，可以模拟试样承受压应力的应力腐蚀情况，通过调整负重单元的重量即可控制实验过程中具体应力的数值。
作为本发明的一种具体实施方式，所述夹持块的两端与两条轨道经T型槽滑动连接。
进一步，所述夹持块与所述轨道的接触面上设有滚动件以降低滑动阻力。具体的滚动件可以是滚筒也可以是滚珠。
作为本发明的一种具体实施方式，所述动滑轮的拉线为钢丝绳。
作为本发明的一种具体实施方式，所述腐蚀液系统包括循环泵、储存腐蚀液体的储罐，循环泵的入口与储罐连接、出口与所述试样的入口连通，试样的出口与储罐连通，从而形成循环回路。
作为本发明的一种具体实施方式，所述试样出口至所述储罐的连接管线上设有压力控制阀，用于控制试样内部压力，以便模拟不同内压条件下的腐蚀情况。
一种上述管道应力腐蚀实验装置的使用方法，包括如下步骤：
S1、连接装置。
S2、测定相同管道轴向应力、内部压力，不同管道内流体流速条件下管道的腐蚀情况；
S3、测定相同管道轴向应力、流管道内流体流速，不同内部压力条件下管道的腐蚀情况；
S4、测定相同内部压力、管道内流体流速，不同管道轴向应力条件下管道内部的腐蚀情况。
其中，腐蚀情况可以通过腐蚀前后管道的减重情况来判定，也可以对管道的减薄情况进行测量来判定，当然还可以通过其他方法来确定。
本发明的有益效果如下：本发明的管道应力腐蚀实验装置能够模拟管道应力腐蚀情况，还能够模拟拉应力、压应力条件下的腐蚀情况，当对循环回路增加压控阀后还能模拟管道承压条件下的腐蚀情况，适用范围广。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2是本发明实施例轨道夹持块连接的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种管道应力腐蚀实验装置，模拟试样3在承受应力、内部腐蚀介质流动情况下的腐蚀情况，本装置包括腐蚀液系统和试件夹持系统，循环液体系统1用于对试件夹持系统提供腐蚀性液体，以模拟试样3处于腐蚀环境中，本实施例的试样3为管道。
腐蚀液系统包括循环泵11、储存腐蚀液体的储罐12，循环泵11的入口与储罐12连接、出口经柔性管道13与试样3的入口连通，试样3的出口经柔性管道13与储罐12连通，从而形成循环回路。储罐12中还设有温控单元(图中未示图)以便调整腐蚀液体的温度，模拟不同温度条件下的腐蚀情况。试样3的出口与储罐12连接的柔性管道13上设有压力控制阀14，用于控制试样3内部压力，以模拟承压条件下腐蚀情况。
试件夹持系统包括夹持块21、轨道22、基座23、动滑轮24和负重单元25。基座21用于承载轨道22，轨道22有两条且均竖直设置，即两条轨道22平行。夹持块21有两个且每个夹持块21的两端分别与两条轨道22通过T型槽滑动连接，使得两个夹持块21能够沿轨道22滑动，两个夹持块21呈上下平行布置，位于上方的称为上部夹持块，位于下方的称为下部夹持块。每个夹持块21的中部均设有夹持单元(图中未示出)，两个夹持块21的夹持单元分别夹持试样3的两端，每个夹持块21均配套有锁紧部件211和两个挂钩212，锁紧部件211用于将夹持块21锁定在轨道22上，避免其滑动，本实施例中具体采用的是锁紧螺钉；两个挂钩212对称设置于夹持块21两端；动滑轮24的拉线241的两端分别与单个夹持块21的两个挂钩212连接，负重单元25挂载在动滑轮24上以对夹持块21施加拉力。此外，为了减低夹持块21沿轨道22滑动的阻力，在夹持块21的侧壁设置有滚珠，夹持块21与轨道22经滚珠滑动连接。动滑轮的拉线为钢丝绳。
如图1所示，启动循环泵11向试样3中通入腐蚀性液体，当上部夹持块被锁紧部件锁定在轨道上、下部夹持块未被锁定且挂载动滑轮时，可以模拟试样承受拉应力的应力腐蚀情况；反之，当下部夹持块被锁紧部件锁定在轨道上、上部夹持块未被锁定且挂载动滑轮时，可以模拟试样承受压应力的应力腐蚀情况，通过调整负重单元的重量即可控制实验过程中具体应力的数值。
一种上述管道应力腐蚀实验装置的使用方法，包括如下步骤：
S1、连接装置。
S2、测定相同管道轴向应力、内部压力，不同管道内流体流速条件下管道的腐蚀情况。
S3、测定相同管道轴向应力、流管道内流体流速，不同内部压力条件下管道的腐蚀情况。
S3、测定相同内部压力、管道内流体流速，不同管道轴向应力条件下管道内部的腐蚀情况。
其中，腐蚀情况可以通过腐蚀前后管道的减重情况来判定，也可以对管道的减薄情况进行测量来判定，当然还可以通过其他方法来确定。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管道应力腐蚀实验装置，包括腐蚀液系统和试件夹持系统，循环液体系统用于对试件夹持系统提供腐蚀性液体，其特征在于，
试件夹持系统包括夹持块、轨道、基座、动滑轮和负重单元；基座用于承载轨道，轨道有两条且均竖直设置，夹持块有两个且每个夹持块的两端分别与两条轨道滑动连接，每个夹持块的中部均设有夹持单元，两个夹持块的夹持单元分别夹持试样的两端，每个夹持块均配套有锁紧部件和两个挂钩，锁紧部件用于将夹持块锁定在轨道上，两个挂钩对称设置于夹持块两侧；动滑轮拉线的两端分别与单个夹持块的两个挂钩连接，负重单元挂载在动滑轮上以对夹持块施加拉力；所述试样为管状结构，试样的两端分别通过柔性管道与腐蚀液系统连通。
2.根据权力要求1所述的一种管道应力腐蚀实验装置，其特征在于，所述夹持块的两端与两条所述轨道经T型槽滑动连接。
3.根据权力要求2所述的一种管道应力腐蚀实验装置，其特征在于，所述夹持块经滑动件与所述轨道滑动连接。
4.根据权力要求3所述的一种管道应力腐蚀实验装置，其特征在于，所述滑动件为滚珠或滚筒。
5.根据权力要求1所述的一种管道应力腐蚀实验装置，其特征在于，所述动滑轮的拉线为钢丝绳。
6.根据权力要求1所述的一种管道应力腐蚀实验装置，其特征在于，所述腐蚀液系统包括循环泵、储存腐蚀液体的储罐；循环泵的入口与储罐连接、出口与所述试样的入口连通；试样的出口与储罐连通。
7.根据权力要求6所述的一种管道应力腐蚀实验装置，其特征在于，所述试样出口至所述储罐的连接管线上设有控制阀。
8.一种管道应力腐蚀实验装置的使用方法，其特征在于，使用权利要求7所述的管道应力腐蚀实验装置，其包括如下步骤：
S1、连接装置；
S2、测定相同管道轴向应力、内部压力，不同管道内流体流速条件下管道的腐蚀情况；
S3、测定相同管道轴向应力、流管道内流体流速，不同内部压力条件下管道的腐蚀情况；
S4、测定相同内部压力、管道内流体流速，不同管道轴向应力条件下管道内部的腐蚀情况。
9.根据权力要求8所述的一种管道应力腐蚀实验装置的使用方法，其特征在于，所述腐蚀情况通过腐蚀前后所述管道的减重情况来判定。
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CN116539512A (zh) * 2023-05-12 2023-08-04 北京科技大学 一种应力腐蚀模拟实验设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116539512A (zh) * 2023-05-12 2023-08-04 北京科技大学 一种应力腐蚀模拟实验设备
CN116539512B (zh) * 2023-05-12 2023-12-22 北京科技大学 一种应力腐蚀模拟实验设备

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