專利名稱：一種應(yīng)用于管線鋼腐蝕研究的改進(jìn)設(shè)計(jì)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣工業(yè)中管線鋼腐蝕研究領(lǐng)域，特別是提供了一種應(yīng)用于管線鋼腐蝕研究的改進(jìn)設(shè)計(jì)裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)進(jìn)步及世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界對(duì)石油、天然氣資源的需求越來(lái)越大，油氣開(kāi)發(fā)、運(yùn)輸?shù)人璧墓芫€鋼及配套資源的需求更大。管道運(yùn)輸是石油、天然氣最經(jīng)濟(jì)、最方便、最主要的運(yùn)輸方式之一。目前，世界一年消耗的管線鋼約1000萬(wàn)噸，而我國(guó)管線鋼需求就達(dá)200萬(wàn)噸。而石油業(yè)所用管線鋼常處天寒地凍或海洋地區(qū)，需承受低溫、油氣壓力、海水及石油腐蝕等，此種惡劣環(huán)境，對(duì)材料的性能要求較為苛刻，需要材料具有很好的耐蝕性。
造成管線鋼腐蝕報(bào)廢的原因有很多，如CO2腐蝕，H2S腐蝕，內(nèi)部介質(zhì)流動(dòng)沖刷腐蝕等。例如，華北油田餾58井N80油管被腐蝕得千瘡百孔，形同篩網(wǎng)，僅使用18個(gè)月就不得不報(bào)廢。這類惡性事故都是二氧化碳腐蝕的直接結(jié)果，它不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且造成嚴(yán)重的社會(huì)后果。因此受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，目前針對(duì)管線鋼服役過(guò)程中所處環(huán)境的溫度、壓力、流速、腐蝕過(guò)程中材料表面形成的腐蝕產(chǎn)物膜等多方面進(jìn)行著深入的研究。其中腐蝕產(chǎn)物膜的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等對(duì)材料的腐蝕過(guò)程起到一定的控制作用，成為研究的重點(diǎn)。
目前管線鋼腐蝕研究采用的主要設(shè)備為高溫高壓反應(yīng)釜，該裝置能夠控制試驗(yàn)溫度、壓力及轉(zhuǎn)速。試驗(yàn)過(guò)程中需將樣品固定到卡具上，再將卡具裝配到高壓釜上。目前應(yīng)用的樣品卡具外形為圓柱體，中心有螺紋孔，在圓柱體側(cè)面加工出凹槽，樣品加工成與凹槽尺寸相配合的弧形樣品，然后將弧形樣品固定到凹槽中，再將卡具通過(guò)螺紋連接固定到轉(zhuǎn)軸上，其裝配示意圖如圖4所示。通過(guò)控制轉(zhuǎn)速，模擬管線鋼內(nèi)部介質(zhì)流速不同對(duì)材料耐蝕性的影響。但這樣的卡具存在一定的不足，首先樣品卡具固定到轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)卡具一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也使介質(zhì)隨之流動(dòng)，因此卡具與介質(zhì)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速不易進(jìn)行定量控制，也就無(wú)法定量研究流速對(duì)材料腐蝕的影響，只能得到相對(duì)大小的流速對(duì)腐蝕過(guò)程的影響，一定程度上限制了流速對(duì)腐蝕影響的機(jī)理研究；其次，弧形樣品加工費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、成本高，如試樣為六分之一φ72mm圓環(huán)時(shí)，加工費(fèi)為15-20元/個(gè)；再此樣品腐蝕面為弧形，不利于后期力學(xué)性能檢測(cè)分析，如拉伸試驗(yàn)，GB8642-88中規(guī)定需平板樣品等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于管線鋼腐蝕研究的改進(jìn)設(shè)計(jì)裝置，實(shí)現(xiàn)了流速的定量控制，制備平板樣品，進(jìn)而測(cè)試樣品的力學(xué)性能，降低樣品加工費(fèi)用。
本發(fā)明包括卡具1，樣品2，樣品底蓋3，螺栓4、高溫高壓釜參數(shù)控制器5，卡具架7，裝配好樣品的卡具8，葉輪9。卡具1為六方環(huán)形卡具，平板方形樣品長(zhǎng)度方向兩端各一個(gè)臺(tái)階，樣品底蓋3帶有兩個(gè)圓孔；卡具內(nèi)側(cè)六角為圓倒角，每個(gè)側(cè)面加工出與樣品底蓋厚度相同的凹槽及樣品底蓋上圓孔位置相對(duì)應(yīng)且直徑相同的螺紋孔，然后在凹槽中再加工出與兩個(gè)與樣品形狀相同的凹槽。在不相鄰的三個(gè)側(cè)面加工三個(gè)螺紋孔。將樣品放置到凹槽中，蓋上底蓋，最后用螺栓固定。裝配好樣品的卡具示意圖見(jiàn)圖1，2，3。在高壓釜蓋上焊接一個(gè)卡具架，利用螺栓將卡具固定于卡具架上。轉(zhuǎn)軸上安裝葉輪，攪動(dòng)溶液?？ň哐b配試驗(yàn)圖如圖5所示。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.樣品固定不動(dòng)，因此樣品表面的線速度可由公式直接計(jì)算得出；2.可制備平板樣品，以便進(jìn)行剪切試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)；3.降低試樣加工費(fèi)用；


圖1是本發(fā)明的樣品卡具裝配圖的主視圖。
圖2是主視圖B-B面的左視拋面圖。
圖3是主視圖的俯視圖?？ň?，平板方形樣品2，樣品底蓋3，螺栓4。
圖4是卡具采用螺紋連接的高溫高壓釜示意圖。高溫高壓釜參數(shù)控制器5，圓柱體卡具6，圖5本發(fā)明的樣品卡具與高溫高壓釜安裝示意圖，卡具架7，裝配好樣品的卡具8，葉輪9。
具體實(shí)施例方式
圖3中樣品2加工成24*5*10mm方形，長(zhǎng)度方向兩端切掉2*2*10mm得到兩個(gè)臺(tái)階；圖3中樣品底蓋(3)加工成46*27*1mm的薄片，薄片上對(duì)稱加工兩個(gè)φ5mm圓孔，孔中心距寬邊5mm；圖3中卡具(1)選用外徑為150mm高50mm聚四氟乙烯棒材一根，利用銑床加工出六方環(huán)形，環(huán)互相平行兩邊外側(cè)距離116mm，壁厚6mm，六方環(huán)外側(cè)邊長(zhǎng)67mm，然后每個(gè)側(cè)面外部加工出46*27*1mm的凹槽，凹槽居中且距一邊的距離為1mm，距另一邊22mm，每個(gè)凹槽中再加工出兩個(gè)通透階梯形凹槽，凹槽尺寸和樣品2相配合；再加工兩個(gè)φ5mm的螺紋孔，孔的位置與樣品底蓋3上孔的位置相對(duì)應(yīng)，同時(shí)在不相鄰的三個(gè)側(cè)面凹槽以上部分別加工φ6的螺孔；螺桿4加工成φ5*6mm；將樣品2放入凹槽中蓋上底蓋3，擰緊螺桿4，這樣每一組可放置12塊樣品，樣品2與卡具1之間，樣品2與底蓋3之間的縫隙利用704膠填充，避免縫隙腐蝕，同時(shí)704膠也起到固定作用。這樣只有樣品2的上表面20*10mm的面積暴露于溶液介質(zhì)中。將裝好樣品的卡具8通過(guò)螺桿固定到圖4中的卡具架7上。轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)葉輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，攪動(dòng)介質(zhì)。
1.流速計(jì)算，轉(zhuǎn)軸中心到樣品表面距離為52mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為100rad/min時(shí)，樣品表面的切速度V=π*d*r1000*60=π*104mm*100rad/min1000*60≈0.544m/s]]>2.樣品的腐蝕面積為20*10mm，將兩側(cè)的臺(tái)階切掉可得到20*10*5mm的方形樣品，可進(jìn)行剪切試驗(yàn)，根據(jù)GB8642-88加工出規(guī)定尺寸的平板樣品進(jìn)行拉伸試驗(yàn)；3.每個(gè)樣品加工的價(jià)格為8-10元。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于管線鋼腐蝕研究的改進(jìn)設(shè)計(jì)裝置，包括卡具，樣品，樣品底蓋，螺栓、高溫高壓釜參數(shù)控制器，卡具架，裝配好樣品的卡具，葉輪；其特征在于，卡具(1)為六方環(huán)形卡具，平板方形樣品長(zhǎng)度方向兩端各有一個(gè)臺(tái)階，樣品底蓋(3)帶有兩個(gè)圓孔；卡具內(nèi)側(cè)六角為圓倒角，每個(gè)側(cè)面加工出與樣品底蓋厚度相同的凹槽及樣品底蓋上圓孔位置相對(duì)應(yīng)且直徑相同的螺紋孔，然后在凹槽中再加工出與兩個(gè)與樣品形狀相同的凹槽；在不相鄰的三個(gè)側(cè)面加工三個(gè)螺紋孔，將樣品放置到凹槽中，蓋上底蓋，最后用螺栓固定；在高壓釜蓋上焊接一個(gè)卡具架，利用螺栓將卡具固定于卡具架上，轉(zhuǎn)軸上安裝葉輪，攪動(dòng)溶液。
全文摘要
一種應(yīng)用于管線鋼腐蝕研究的改進(jìn)設(shè)計(jì)裝置，包括卡具，樣品，樣品底蓋，螺栓、高溫高壓釜參數(shù)控制器，卡具架，裝配好樣品的卡具，葉輪；其特征在于，卡具(1)為六方環(huán)形卡具，樣品底蓋(3)帶有兩個(gè)圓孔；卡具內(nèi)側(cè)六角為圓倒角，每個(gè)側(cè)面加工出與樣品底蓋厚度相同的凹槽及樣品底蓋上圓孔位置相對(duì)應(yīng)且直徑相同的螺紋孔，然后在凹槽中再加工出與兩個(gè)與樣品形狀相同的凹槽；在不相鄰的三個(gè)側(cè)面加工三個(gè)螺紋孔，將樣品放置到凹槽中，蓋上底蓋，最后用螺栓固定；在高壓釜蓋上焊接一個(gè)卡具架，利用螺栓將卡具固定于卡具架上，轉(zhuǎn)軸上安裝葉輪，攪動(dòng)溶液。優(yōu)點(diǎn)在于，樣品表面的線速度可由公式直接計(jì)算得出，利于進(jìn)行剪切試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)，同時(shí)降低試樣加工費(fèi)用。
文檔編號(hào)G01N17/00GK101021464SQ200710065218
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者孟惠民, 何慶龍, 俞宏英, 樊自拴, 王旭東, 孫東柏 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)