一种评价钻杆内涂层耐蚀性能的装置的制作方法

本实用新型属于油井管腐蚀评价技术领域，特别涉及一种评价钻杆内涂层耐蚀性能的装置。

背景技术：
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油气井开采过程中，钻杆的工作环境(钻井泥浆和地层)中常含有腐蚀性介质(如O₂、H₂S、CO₂、Cl^-及钻井泥浆添加剂的分解产物等)，这些腐蚀性介质会对钻杆产生严重腐蚀。同时在钻井过程中，钻杆还要承受拉、压、弯、扭、振动载荷、旋转离心和起下钻时附加的动载作用等，工作条件十分恶劣。在上述各种因素的共同作用下，常常造成钻杆腐蚀失效。

施加内涂层是防止钻杆发腐蚀，提高钻杆的使用寿命的有效防护措施之一。但是，钻杆内涂层种类繁多，质量参差不齐，在使用过程中，内涂层质量不合格引起钻杆失效的案例时有发生。为此，科研技术人员对钻杆内涂层的损伤机理、预防措施等进行了大量的研究，同时也开发了一些评价内涂层服役性能的试验装置。

目前能够评价内涂层服役性能的试验设备不多，主要有：(1)中国专利CN104913979A公开了“一种防腐涂层耐高温高压性评价试验装置及试验方法”，该装置由加热系统、加压系统、压力测量系统、高压阀门及管路组成；试验方法的主要步骤是将待检测的涂层试样防腐试验桶中，密封，然后使桶内温度和压力达到规定条件后，再按照实验要求的时间保温保压，直到实验结束；最后取出样品观察。(2)中国专利CN204269486U中公开了“一种管道涂层弯曲试验装置”，该装置包括电动液压系统、试验台架以及弯曲模具三个部分；该装置弯曲速率可控，能有效保证弯曲精度，测量管道涂层的极限弯曲性能。(3)中国专利CN204116209U中公开了“一种涂层高温耐磨试验装置”，该装置包括落砂漏斗和与落砂漏斗的出口相连接通的管道，管道出口的下方设置有用于放置试样的试样架，试样架的背面设置有用于放置试样架，试样架背面设置有有加热系统；该装置解决了涂层在高温环境中耐磨性能的测试及评价问题。

第一种试验装置能测试涂层耐高温高压腐蚀性能；第二种装置能测试管道涂层在常温下的极限弯曲性能；第三种模拟装置仅能测试涂层在高温和常温下的耐磨性能。以上装置功能比较单一，均不能模拟钻杆受力、发生拉伸、扭转、或弯曲的情况下，钻杆内涂层的耐化学介质腐蚀和冲刷腐蚀性能。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是针对上述问题，提供了一种评价钻杆内涂层耐蚀性能的装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现的：

一种评价钻杆内涂层耐蚀性能的装置，包括具有密闭腔体的容器和应力加载装置，该容器的底部设置有主加热器，周向上设置有若干副加热器，该容器的顶盖上设置有与容器内相连通的进气管和出气管，该容器的顶盖中心处设置有多级电动搅拌器，多级电动搅拌器上自上而下设置的多个搅拌叶片伸入至容器内；

该容器内设置有多个样品安装口，每个样品安装口处均设置有一个应力加载装置，其中应力加载装置包括拉伸应力加载装置、扭转应力加载装置和弯曲应力加载装置，工作时，样品通过应力加载装置固定在对应的样品安装口处。

本实用新型进一步的改进在于，进气管上设置有第一阀门，出气管上设置有第二阀门。

本实用新型进一步的改进在于，该容器的顶盖上还设置有压力表、pH计和温度计，分别用于监测容器内的压力、pH值和温度。

本实用新型进一步的改进在于，每个样品安装口均包括相互配合的固定底座和固定顶座。

本实用新型进一步的改进在于，拉伸应力加载装置包括拉伸样品夹具、拉伸紧固装置和拉伸绝缘销，其中，拉伸样品的两端均通过拉伸紧固装置和拉伸绝缘销安装于拉伸样品夹具上。

本实用新型进一步的改进在于，扭转应力加载装置包括扭转样品夹具、扭转紧固装置和定位绝缘销；其中，扭转样品的一端通过定位绝缘销定位在扭转样品夹具，另一端通过扭转紧固装置固定在扭转样品夹具上。

本实用新型进一步的改进在于，还包括定位卡刀以及开设在扭转样品夹具上的小角度定位槽，通过调整定位卡刀在小角度定位槽上的位置给扭转样品施加设定的扭转应力。

本实用新型进一步的改进在于，弯曲应力加载装置包括弯曲样品夹具、若干弯曲绝缘销、加载装置和绝缘压头，其中，弯曲样品的两端通过弯曲绝缘销活动连接在弯曲样品夹具上，加载装置沿着弯曲样品径向设置，绝缘压头设置在加载装置的伸出端，通过加载装置沿着弯曲样品径向移动，实现对弯曲样品施加弯曲应力。

相对于现有技术，本实用新型由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型涉及评价钻杆内涂层在化学-力学交互作用下耐蚀性能的装置，可以同时测量钻杆内涂层在不同的拉伸、弯曲或扭转应力作用下的耐化学介质腐蚀性能和冲蚀性能。

2、本实用新型涉及评价钻杆内涂层在化学-力学交互作用下耐蚀性能的装置，通过调节温度和压力，并通入H₂S、CO₂等腐蚀性气体，可模拟多种工况不同井段的钻杆内涂层服役环境，实现了一种装置多种用途。

3、本实用新型设置的主控温器和副控温器，可保证试验达到预期试验温度。应用该装置以及建立在该装置基础上的方法评价钻杆内涂层的防腐性能，对油田现场钻杆内涂层的选用和寿命预测具有重要意义。

附图说明：

图1为本实用新型一种评价钻杆内涂层耐蚀性能的装置法的整体结构示意图；

图2为样品安装口的俯视图；

图3为拉伸应力加载装置示意图；

图4为扭转应力加载装置示意图；其中，图4(b)为图4(a)的局部放大图；

图5为弯曲应力加载装置示意图。

附图标号说明：

1、主加热器，2、副加热器，3、多级电动搅拌器，4、样品安装口，5、温度计，6、压力表，7、pH计，8、进气管，9、出气管，10、安装底座，11、固定顶座，12、阀门，13、阀门，14、拉伸应力加载装置，15、拉伸样品夹具，16、拉伸紧固装置，17、拉伸绝缘销，18、拉伸样品，19、扭转应力加载装置，20、扭转样品夹具，21、扭转紧固装置，22、定位绝缘销，23、扭转样品，24、小角度定位槽，25、定位卡刀，26、弯曲应力加载装置，27、弯曲绝缘销，28、加载装置，29、绝缘压头，30、弯曲样品。

具体实施方式：

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的结构：

如图1和图2所示，本实用新型提出的评价钻杆内涂层耐蚀性能的装置，包括主加热器1、副加热器2、多级电动搅拌器3、多个样品安装口4、温度计5、压力表6、pH计7、进气管8和出气管9。

如图1所示，每个样品安装口5包括一个安装底座10和一个固定顶座11；进气管8上安装有阀门12，出气管9上安装有阀门13。此外，多级电动搅拌器3上设有多级搅拌叶片，确保流体达到规定流速。

如图3所示，拉伸应力加载装置14包括拉伸样品夹具15、紧固装置16和绝缘销17；拉伸样品18安装于拉伸样品夹具上。

如图4所示，扭转应力加载装置19包括扭转样品夹具20、紧固装置21和定位绝缘销22；扭转样品23安装于扭转样品夹具20上。加载装置顶部设有小角度定位槽24和定位卡刀25。

如图5所示，弯曲应力加载装置26包括绝缘销27、加载装置28；加载装置28采用绝缘压头29，以避免电偶腐蚀；弯曲样品30通过绝缘销27固定。

采用本实用新型所述的评价钻杆内涂层耐蚀性能的装置的方法，具体步骤如下：

将加工好的样品按试验要求安装至相应的应力加载装置上，安装试验要求对样品施加拉伸、扭转或弯曲应力。然后将装有样品的加载装置安装至相应的样品安装口；加入配置好的试验溶液后按试验要求进行除氧处理；启动加热器，升温至预定温度；按照试验要求通入腐蚀性气体(H₂S、CO₂等)，补充气体使达到预定压力；根据试验需要，启动电动搅拌器，使流体达到预定流速。试验过程中，可通过压力表、pH计和温度计实时监测试验压力、pH值和试验温度。试验后，取出样品，观察并对涂层进行性能测试。