專利名稱：一種管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及管材應(yīng)カ腐蝕測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及一種管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國(guó)油氣田開發(fā)不 斷向深埋藏資源的進(jìn)軍，油氣田開發(fā)環(huán)境越來越苛刻，井下油套管材料也承受著越來越復(fù)雜的エ況。高溫、高壓、高腐蝕性介質(zhì)，以及高內(nèi)壓和拉伸應(yīng)力的協(xié)同作用使得井下油套管在酸化、以及正常的開井、關(guān)井生產(chǎn)過程中油管及接頭處的腐蝕和密封不嚴(yán)引起套壓異常升高等問題比較突出，引發(fā)了生產(chǎn)和安全事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重制約了油氣田的開發(fā)。目前，針對(duì)我國(guó)エ業(yè)中遇到的油氣井井下油套管在高溫、高壓、高流速及高腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中的腐蝕規(guī)律研究?jī)H限于實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)研究。常用的高溫高壓反應(yīng)設(shè)備，受設(shè)備尺寸限制，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)管材小試樣的模擬試驗(yàn)，在試驗(yàn)條件的實(shí)現(xiàn)上，也不能滿足深井、超深井的溫度、壓カ要求，因此，其研究結(jié)果往往與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況存在很大差距。用于地面管線腐蝕研究的現(xiàn)場(chǎng)掛片及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等方法，也由于油氣井井深較大而無法實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，解決了油氣井井下油套管的腐蝕規(guī)律研究受設(shè)備尺寸限制僅限于實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)研究，在試驗(yàn)條件的實(shí)現(xiàn)上，也不能滿足深井、超深井的溫度、壓カ要求的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，包括主機(jī)框架、第一拉伸座、氣液加注系統(tǒng)、應(yīng)カ加載部件和應(yīng)カ傳遞部件；所述主機(jī)框架包含并行的兩塊側(cè)板；所述第一拉伸座、應(yīng)カ加載部件和應(yīng)カ傳遞部件分別通過支撐滾軸與所述主機(jī)框架兩個(gè)側(cè)板連接，由所述兩個(gè)側(cè)板同時(shí)支撐所述支撐滾軸；所述第一拉伸座、氣液加注系統(tǒng)二者同時(shí)與待測(cè)試樣管材的一端連接，所述應(yīng)カ傳遞部件與待測(cè)試樣管材的另一端連接；所述應(yīng)カ加載部件通過測(cè)カ傳感器與應(yīng)カ傳遞部件連接，其另一端與主機(jī)框架連接。本實(shí)用新型提供的管材實(shí)物應(yīng)カ腐蝕試驗(yàn)機(jī)，可以較好的模擬油田井下油套管所處的高溫高壓腐蝕和受カ環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)于油套管及油管接頭在井下復(fù)雜エ況和軸向拉應(yīng)カ狀態(tài)下的各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說明。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的管材實(shí)物應(yīng)カ腐蝕試驗(yàn)機(jī)的俯視圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的管材實(shí)物應(yīng)カ腐蝕試驗(yàn)機(jī)的主視圖。附圖標(biāo)記I-主機(jī)框架，2-第一拉伸座，4-調(diào)整銷孔，5-待測(cè)試樣管材，7-第二拉伸座，8-拉桿，9-油缸座，10-液壓缸，11-活動(dòng)橫梁，12、13、14、15-支撐滾軸，16、17-法蘭盤，18-氣液加注系統(tǒng)，19-數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)控制系統(tǒng)，20-安全報(bào)警及防護(hù)系統(tǒng)21-定位銷軸。
具體實(shí)施方式
參見圖I和圖2，本實(shí)用新型提供了一種管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕拉伸試驗(yàn)機(jī)，包括主機(jī)框架I、第一拉伸座2、氣液加注系統(tǒng)18、應(yīng)カ加載部件和應(yīng)カ傳遞部件；所述主機(jī)框架I包含并行的兩塊側(cè)板，采用臥式箱體式框架結(jié)構(gòu)；第一拉伸座2通過支撐滾軸12、13與主機(jī)框架I兩個(gè)側(cè)板連接，由兩個(gè)側(cè)板支撐該 支撐滾軸12、13，同時(shí)，第一拉伸座2、氣液加注系統(tǒng)18 二者同時(shí)與待測(cè)試驗(yàn)管材5的一端連接；應(yīng)力傳遞部件包含拉桿8和活動(dòng)橫梁11，拉桿8的兩端分別與待測(cè)試樣管材5的另一端、活動(dòng)橫梁11連接，活動(dòng)橫梁11通過支撐滾軸15與主機(jī)框架I兩個(gè)側(cè)板連接；應(yīng)力加載部件包含液壓缸10，液壓缸10的一端通過油缸座9與主機(jī)框架I兩個(gè)側(cè)板連接，另一端通過測(cè)カ傳感器與活動(dòng)橫梁11連接；其中，測(cè)カ傳感器將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸至自動(dòng)控制系統(tǒng)，該自動(dòng)控制系統(tǒng)包含有數(shù)據(jù)采集和處理功能；氣液加注系統(tǒng)18包含注液管路、注氣管路，管路通過法蘭盤16與待測(cè)試樣管材的一端連接。其中，本試驗(yàn)還包含第二拉伸座7，其通過支撐滾軸14與主機(jī)框架I的兩個(gè)側(cè)板連接，拉桿8通過第二拉伸座7與待測(cè)試驗(yàn)管材5的一端連接。其中，第一拉伸座2和第二拉伸座7的內(nèi)部空腔還分別設(shè)有卡槽以及與所述卡槽適配的卡頭，第一拉伸座2和第二拉伸座7通過該卡頭分別與待測(cè)試樣管材5的兩端連接?？^可以是T型掛具。其中，本試驗(yàn)還包含可固定第一拉伸座2的定位裝置，其包含定位銷軸21和包含多個(gè)調(diào)整銷孔4的定位板，定位銷軸21與調(diào)整銷孔4適配，同時(shí)定位板與與主機(jī)框架I的兩側(cè)邊連接。其中，本試驗(yàn)還包含導(dǎo)軌，其位于所述主機(jī)框架I的兩側(cè)邊的上表面，供所述支撐滾軸12、13、14、15的端部滾動(dòng)。其中，第一拉伸座、第二拉伸座的空腔內(nèi)還設(shè)有循環(huán)冷卻水管，用于阻斷熱量向液壓機(jī)體傳遞。以下是本實(shí)用新型提供的管材實(shí)物應(yīng)カ腐蝕試驗(yàn)機(jī)的具體工作原理本試驗(yàn)機(jī)的待測(cè)試樣管材5的兩端通過焊接與作為密封件的法蘭盤16、17連接，待測(cè)試樣管材5的兩端通過其上的法蘭盤16、17分別與兩個(gè)卡頭的一端連接，同時(shí)兩個(gè)卡頭的另一端分別兩個(gè)拉伸座7的卡槽卡接。液壓缸10的活塞端部通過高精度測(cè)カ傳感器與活動(dòng)橫梁11連接，活動(dòng)橫梁11又通過兩個(gè)拉杠8與第二拉伸座7組成應(yīng)カ傳遞機(jī)構(gòu)。主機(jī)框架I的兩側(cè)板內(nèi)側(cè)連接有含有多個(gè)等距調(diào)整銷孔4的定位板，利用定位銷軸21將第一拉伸座2固定在調(diào)整銷孔4位置處，松開定位銷軸21可以將第一拉伸座2移動(dòng)到指定調(diào)整銷孔4，并再次用定位銷軸21進(jìn)行固定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)拉伸座距離的調(diào)整，滿足不同長(zhǎng)度的待測(cè)試樣管材的試驗(yàn)要求。兩個(gè)拉伸座2、7及活動(dòng)橫梁11通過設(shè)置在主機(jī)框架I兩側(cè)板上的支撐滾軸12、13、14、15進(jìn)行支撐，支撐滾軸可沿著臥式箱體兩側(cè)板上的導(dǎo)軌前后移動(dòng)。液壓缸10活塞伸出，推動(dòng)活動(dòng)橫梁11移動(dòng)，進(jìn)而通過拉桿8間接拉動(dòng)第二拉伸座7，帶動(dòng)待測(cè)試樣管材5軸向延伸，從而將軸向應(yīng)カ傳遞、加載到待測(cè)試樣管材5上。氣液加注系統(tǒng)18通過注氣和注液管路向待測(cè)試樣管材5內(nèi)注氣、注液，加注管路通過法蘭盤16與試驗(yàn)管段5相通，流量和壓カ通過流量計(jì)和壓力表來控制。待測(cè)試樣管材5外層包覆加熱套，通過表層及內(nèi)部溫度傳感器控制試驗(yàn)溫度。所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過自動(dòng)控制系統(tǒng)19，即計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)和控制，并實(shí)時(shí)記錄。安全報(bào)警及防護(hù)系統(tǒng)20由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制，當(dāng)試驗(yàn)條件中的溫度和拉伸カ超過試驗(yàn)設(shè)定范圍的值后，可根據(jù)設(shè)定程序發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并啟動(dòng)應(yīng)急關(guān)閉程序。通過注液注氣管路，將配置好的試驗(yàn)介質(zhì)加注到試驗(yàn)管內(nèi)，并通過管路上的壓カ表和流量計(jì)控制加入量。觀察一段時(shí)間，以檢查試驗(yàn)系統(tǒng)的密封性。隨后，打開加熱系統(tǒng)將試驗(yàn)管內(nèi)溶液加熱到預(yù)設(shè)溫度，同時(shí)開啟冷卻水循環(huán)管路閥門，通過水冷循環(huán)阻斷熱量從待測(cè)試樣管材5向試驗(yàn)機(jī)的其它部分傳遞 。預(yù)設(shè)溫度和加熱速率可通過計(jì)算機(jī)設(shè)定和控制，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度吋，啟動(dòng)應(yīng)力加載程序，液壓缸活塞伸出，推動(dòng)油缸拉桿移動(dòng)，間接拉動(dòng)第二拉伸座，帶動(dòng)試樣軸向延伸，從而將軸向應(yīng)力加載到試樣管上，將預(yù)設(shè)的試驗(yàn)應(yīng)力加載到試驗(yàn)管上，進(jìn)行恒定載荷下的試驗(yàn)，模擬管材在井下的受カエ況和服役環(huán)境。自動(dòng)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過應(yīng)變片和傳感裝置實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過程中的應(yīng)カ應(yīng)變數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。本實(shí)用新型所提供的試驗(yàn)機(jī)可以較好的模擬油田井下油套管所處的高溫高壓腐蝕和受カ環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)于油套管及油管接頭在井下復(fù)雜エ況和軸向拉應(yīng)カ狀態(tài)下的各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試，實(shí)現(xiàn)油套管密封結(jié)構(gòu)的可靠性檢測(cè)和評(píng)估，完成材料的耐蝕性及密封可靠性的影響因素及其作用規(guī)律研究。該試驗(yàn)機(jī)能最大限度的模擬油套管在井下的實(shí)際エ況，得出有指導(dǎo)意義的結(jié)論，為油田安全生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。以下是本實(shí)用新型提供的試驗(yàn)機(jī)帶來的具體有益效果I.試驗(yàn)機(jī)可在滿足較大拉應(yīng)力的同吋，加注氣液腐蝕介質(zhì)，模擬油田井下油套管所處的高溫高壓腐蝕和受カ環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)管材實(shí)物的腐蝕試驗(yàn)研究；2.該試驗(yàn)機(jī)的框架長(zhǎng)度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足不同尺寸的樣品試驗(yàn)，試驗(yàn)機(jī)拉カ大、測(cè)量范圍廣；3.載荷和各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)實(shí)時(shí)可測(cè)，可以獲得油套管材料耐蝕及密封性能的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的耐蝕性及密封可靠性的影響因素及規(guī)律的研究。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，包括主機(jī)框架、第一拉伸座、氣液加注系統(tǒng)、應(yīng)力加載部件和應(yīng)力傳遞部件；所述主機(jī)框架包含并行的兩塊側(cè)板；所述第一拉伸座、應(yīng)力加載部件和應(yīng)力傳遞部件分別通過支撐滾軸與所述主機(jī)框架兩個(gè)側(cè)板連接,并由所述兩個(gè)側(cè)板同時(shí)支撐所述支撐滾軸；所述第一拉伸座、所述氣液加注系統(tǒng)二者同時(shí)與待測(cè)試樣管材的一端連接，所述應(yīng)力傳遞部件與待測(cè)試樣管材的另一端連接；所述應(yīng)力加載部件與應(yīng)力傳遞部件連接，其另一端與主機(jī)框架連接。
2.如權(quán)利要求I所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，還包含第二拉伸座，其通過支撐滾軸與所述主機(jī)框架兩個(gè)側(cè)板連接；所述應(yīng)力傳遞部件通過所述第二拉伸座與待測(cè)試樣管材的一端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述第一拉伸座、第二拉伸座的內(nèi)部空腔分別設(shè)有卡槽以及與所述卡槽適配連接的卡頭，所述第一拉伸座通過所述卡頭與待測(cè)試樣管材的一端連接，所述第二拉伸座通過所述卡頭與待測(cè)試樣管材的另外一端連接。
4.如權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，還包含可固定第一拉伸座的定位裝置；所述定位裝置與主機(jī)框架的兩側(cè)邊連接。
5.如權(quán)利要求4所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述定位裝置包含定位銷軸和包含多個(gè)定位孔的定位板，所述定位銷軸與定位孔適配，所述定位板與與主機(jī)框架的兩側(cè)邊連接。
6.如權(quán)利要求2或3所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述應(yīng)力傳遞部件包含拉桿和活動(dòng)橫梁，所述拉桿的兩端分別與第二拉伸座、所述活動(dòng)橫梁連接，所述活動(dòng)橫梁通過支撐滾軸與所述主機(jī)框架兩個(gè)側(cè)板連接。
7.如權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述應(yīng)力加載部件包含液壓缸；所述液壓缸的一端與主機(jī)框架兩個(gè)側(cè)板連接，另一端通過測(cè)力傳感器與應(yīng)力傳遞部件連接。
8.如權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，還包含導(dǎo)軌，其位于所述主機(jī)框架的兩側(cè)邊的上表面，供所述支撐滾軸的端部滾動(dòng)。
9.如權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述第一、第二拉伸座的空腔內(nèi)還設(shè)有循環(huán)冷卻水管。
10.如權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述氣液加注系統(tǒng)包含注液管路、注氣管路，所述注液管路、注氣管路與待測(cè)試樣管材的一端連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，其包括主機(jī)框架、第一拉伸座、氣液加注系統(tǒng)、應(yīng)力加載部件和應(yīng)力傳遞部件；主機(jī)框架包含并行的兩塊側(cè)板；第一拉伸座、應(yīng)力加載部件和應(yīng)力傳遞部件分別通過支撐滾軸與主機(jī)框架兩個(gè)側(cè)板連接，由兩個(gè)側(cè)板同時(shí)支撐所述支撐滾軸；第一拉伸座、氣液加注系統(tǒng)二者同時(shí)與待測(cè)試樣管材的一端連接，應(yīng)力傳遞部件與待測(cè)試樣管材的另一端連接；應(yīng)力加載部件通過測(cè)力傳感器與應(yīng)力傳遞部件連接，其另一端與框架連接。本實(shí)用新型提供的管材實(shí)物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)可以較好的模擬油田井下油套管所處的高溫高壓腐蝕和受力環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)于油套管及油管接頭在井下復(fù)雜工況和軸向拉應(yīng)力狀態(tài)下的各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N3/18GK202582844SQ20122023816
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者白真權(quán), 韓燕 , 張娟濤, 趙雪會(huì), 魏斌, 苗健, 蔡銳, 李發(fā)根, 林冠發(fā) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所