一种用于在役油气管道外壁小试样的电火花切割取样器的制作方法

本发明属于石油化工技术领域，特别涉及一种用于在役油气管道外壁小试样的电火花切割取样器。

背景技术：

应用于小冲杆试验方法的试样通常为直径约10mm，厚度0.5mm左右的薄圆片，相较于传统力学试验标准件，小冲杆试验所需实验材料少，对被检测的设备伤害也较微小，但是却能够得到材料的多种力学性能，例如屈服极限、抗拉极限与断裂韧性等。由于小冲杆试验具备对检验设备近乎无损的特性，近年来该试验方法逐步扩展应用到多种工业领域，尤其在石油化工行业中油气管道以及储运设备的力学性能劣化评估与剩余寿命预测中能够发挥重要的作用。例如，对于石油化工行业中的常见的常温常压设备——西气东输管道和输油管道等，需要定期检测材料性能的劣化程度以保证设备的安全性和结构完整性，如何在伤害最小的前提下，在待检测设备上取得材料用于制备小冲杆试样就成为了一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于在役油气管道外壁小试样的电火花切割取样器，采用本发明的取样器，可以在不同直径管道上具体位置精确取得近乎无损的少量材料。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：

一种用于在役油气管道外壁小试样的电火花切割取样器，所述电火花取样器包括弧形导轨、弧度调节片、插销、紧固链条、滑动块、切削液储槽、电极固定支座和石墨细杆电极，所述两片弧度调节片对称设于弧形导轨的左右两端，通过插销与弧形导轨两端相连接；所述紧固链条与弧度调节片远离弧形导轨一端的两个小孔相连；所述滑动块与弧形导轨相连接；所述电极固定支座与滑动块的上部可拆卸连接；所述电极固定支座远离滑动块的一端左右两侧对称设有小孔，石墨细杆电极通过小孔与电极固定支座相连接；切削液储槽与石墨细杆电极位于弧形导轨的同侧，与弧形导轨紧邻。

进一步的改进在于，所述弧形导轨的内半径为508mm,外半径为568mm，弧度为60度，宽度为200mm，两端为直径为60mm的半圆形，在两端半圆形的圆心处各有一直径为25mm，深度为200mm的圆孔；弧形导轨前侧中心位置设有一贯穿前后侧的弧形键槽形状通孔，所述弧形键槽形状通孔的内半径为528mm，外半径为548mm，左右两侧半圆形弧的直径为20mm，两个半圆形弧圆心水平距离为460mm；弧形导轨前侧标有刻度，便于确定滑动块位置。

进一步的改进在于，所述弧度调节片由前后两片弧形挡板和中间的连接杆组成，所述弧形挡板内半径为508mm，外半径为568mm，弧度为30度，厚度为20mm，弧形挡板左右两端为直径为60mm的半圆形，半圆形圆心处有一直径为25mm的圆孔；所述连接杆的长度为60mm，宽度为60mm，厚度为200mm，左右两端均设有直径为60mm的弧形凹陷，且右侧弧形凹陷的圆心与弧形挡板右侧半圆形的圆心重合；连接杆四条棱上均设有半径为10mm的倒角。

进一步的改进在于，所述滑动块由上滑动块和下滑动片组成，所述上滑动块与下滑动片通过螺栓连接，滑动块通过将下滑动片固定于弧形键槽形通孔内与弧形导轨相连接；所述下滑动片为弧形片，上滑动块由弧形片和一长方体块组成。

进一步的改进在于，所述下滑动片的内半径为528mm，外半径为548mm，弧度为30度，宽度为260mm，两端为直径为20mm的半圆形，下滑动片四角各有一直径为6mm的内螺纹孔；弧形片的内半径为568mm,外半径为588mm,弧度为30度,宽度为260mm，两端直径为20mm的半圆形，四角各有一直径为6mm、与下滑动片内螺纹孔相对应的内螺纹沉孔，上滑动块与下滑动片由四个直径为6mm的螺栓连接；下滑动片与弧形片的前侧中央位置均刻有刻度指示槽；长方体块位于弧形片的顶部中央位置，长方体块的长度为200mm，宽度为200mm，高度为10mm，左右两侧距顶部45mm处各有两个相距50mm直径为10mm的内螺纹孔与凹槽相通；长方体块前侧设有一贯穿前后的“凸”形凹槽，凹槽对称轴与长方体块前侧对称轴重合，且凹槽顶部与长方体块顶部重合，凹槽顶部宽度为120mm，底部宽度为150mm，上半部分高度为30mm，下半部分高度为30mm；长方体块顶部刻有刻度。

进一步的改进在于，所述电极固定支座的截面略为“凸”形，与长方体块前侧的“凸”形凹槽契合，前端设有用于连接电源两个接线柱，后部左右两侧各有一用于连接石墨细杆电极的、直径为2mm的小孔。

进一步的改进在于，所述切削液槽底部为弧形，弧形半径为508mm，弧度为60度；切削液槽的长度为340mm，宽度为451.44mm，高度为60mm，壁厚为30mm；切削液槽前侧底座往前伸出30mm。

进一步的改进在于，所述插销的直径为25mm，长度为260mm。

进一步的改进在于，所述紧固链条通过插销与弧度调节片远离弧形导轨一端的两个小孔相连，所述插销直径为4mm，长23mm，每一节长度为12mm。

进一步的改进在于，所述石墨细杆电极包括横向设置的第一杆，一端与第一杆两端相连接、竖向对称设置的两个第二杆，一端与第二杆的另一端相连接、横向对称设置的两个第三杆，一端与第三杆的另一端相连接竖向对称设置的两个第四杆，一端与第四杆的另一端相连接横向对称设置的两个第五杆，一端与第六杆的另一端相连接竖向对称设置的两个第六杆，以及一端与第六杆的另一端相连接横向对称设置的两个第七杆；所述第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆、第七杆的直径为2mm；第一杆的长度为30mm,第二杆的长度为119mm，第三杆的长度为62mm，第四杆的长度为40mm，第五杆的长度为15mm，第六杆的长度为54mm，第七杆的长度为2mm；石墨细杆电极可以绕与电极固定支座连接点进行转动。

本发明公开的用于在役油气管道外壁小试样的电火花切割取样器，利用电极与切割试样间脉冲放电时的电火花蚀除原理，来实现金属管道外表面小试样的割取。弧度调节片用于对不同外径管道紧贴固定通过采用将弧形导轨和弧度调节片连接，即使要切割的管道尺寸不尽相同，两者连接处的相对转动不会受阻；弧形导轨前侧标有刻度，便于确定滑动块位置；弧度调节片由前后两片弧形挡板和中间的连接杆组成，连接杆左右两端皆有直径为60mm的弧形凹陷，方便弧度调节片与弧形导轨之间的相互转动；切削液槽底部为弧形，方便架设于管道上，切削液槽前侧底座往前伸出30mm，方便与导轨粘结的同时不影响滑片的滑动。其作用为在电火花放电时，用于盛放冲洗脉冲放电蚀除的金属碎屑的切削液。在切割时，槽底部需要与管道外壁之间用硅酮胶密封，切割完毕可去除硅酮胶然后取下。

附图说明

图1为本发明电火花切割取样器在管道上的装配示意图；

图2为本发明电火花切割取样器各构件分解图；

图3为本发明弧形导轨结构示意图；

图4为本发明弧形调节片结构示意图；

图5为本发明切削液储槽结构示意图；

图6为本发明滑动块结构示意图；

图7为本发明电机固定支座结构示意图；

图8为本发明石墨细杆电极结构示意图。

其中，1-弧形导轨、2-弧度调节片、3-插销、4-紧固链条、5-滑动块、6-切削液储槽、7-电极固定支座、8-石墨细杆电极、11-圆孔、12-键槽形通孔、21-弧形挡板、22-连接杆、211-圆孔、51-上滑动块、52-下滑动片、511-弧形片、512-长方体块、5111-内螺纹沉孔、5121-“凸”形凹槽、5122-内螺纹孔、521-内螺纹孔、71-小孔、72-接线柱、81-第一杆、82-第二杆、83-第三杆、84-第四杆、85-第五杆、86-第六杆、87-第七杆。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

参照附图1-7，一种用于在役油气管道外壁小试样的电火花切割取样器，所述电火花取样器包括弧形导轨1、弧度调节片2、插销3、紧固链条4、滑动块5、切削液储槽6、电极固定支座7和石墨细杆电极8。弧形导轨1内半径为508mm,外半径为568mm，弧度为60度，宽度为200mm，弧形导轨1的两端为直径为60mm的半圆形，在两端半圆形的圆心处各有一直径为25mm，深度为200mm的圆孔11，这两个圆孔11用于和弧度调节片2连接；弧形导轨1前侧中央位置还有一贯穿前后侧弧形键槽形通孔12，此弧形键槽形通孔12内半径为528mm，外半径为548mm，左右两侧半圆形弧的直径为20mm，两个半圆形弧圆心水平距离为460mm，弧形导轨1前侧标有刻度，便于确定滑动块5位置。

两片弧度调节片2尺寸完全相同，弧度调节片2由前后两片弧形挡板21和中间的连接杆22组成。弧形挡板21内半径为508mm，外半径为568mm，弧度为30度，厚度为20mm。弧形挡板21左右端为直径为60mm的半圆形，半圆形圆心处有一直径为25mm的圆孔211。连接杆22长度为60mm,宽度为60mm,厚度为200mm，左右两端皆有直径为60mm的弧形凹陷，方便弧度调节片2与弧形导轨1之间的相互转动，且右侧弧形凹陷圆心与挡板右侧半圆形的圆心重合，连接杆22的四条棱上皆有半径为10mm的倒角。

两片弧度调节片2分别位于弧形导轨1的左右两端，通过插销3与弧形导轨1两端圆孔11相连接，两根插销3的直径为25mm，长度为260mm。

切削液槽6底部为弧形，方便架设于管道上，弧形半径为508mm，弧度为60度，切削液槽6的长度为340mm,宽度为451.44mm,高度为60mm，壁厚为30mm，切削液槽5前侧底座往前伸出30mm，方便与导轨粘结的同时不影响滑片的滑动。在切割时，切削液槽6的底部需要与管道外壁之间用硅酮胶密封，切割完毕可去除硅酮胶然后取下。

滑动块5由上滑动块51和下滑动片52组成，下滑动片52为弧形片，位于弧形导轨1的键槽形通孔12内，其内半径为528mm，外半径为548mm，弧度为30度，宽度为260mm，两端为直径为20mm的半圆形，下滑动片52的四角各有一直径为6mm的内螺纹孔521。上滑动块51由弧形片511和一长方体块512组成，弧形片511内半径为568mm,外半径为588mm,弧度为30度,宽度为260mm，两端为直径为20mm的半圆形，四角直径为6mm的内螺纹沉孔5111与下滑动片52的内螺纹孔521在相同的位置。下滑动片52与弧形片511的前侧中央位置都刻有刻度指示槽，长方体块512位于弧形片511的顶部中央位置，长方体块512的长度为200mm，宽度为200mm，高度为110mm；长方体块512的前侧有一贯穿前后的“凸”形凹槽5121，“凸”形凹槽5121的对称轴与长方体块512的前侧对称轴重合，且“凸”形凹槽5121的顶部与长方体块512的顶部重合，“凸”形凹槽5121的顶部宽度为120mm，底部宽度为150mm，上半部分高度为30mm，下半部分高度为30mm；长方体块512的顶部刻有刻度，左右两侧距顶部45mm处各有两个相距50mm直径为10mm的内螺纹孔5122与“凸”形凹槽5121相通，上滑动块51与下滑动片52由四个直径为6mm的螺栓连接。

所述电极固定支座7的截面略为“凸”形，顶部宽度为120mm，底部宽度为150mm，上半部分高度为80mm,下半部分高度为30mm,长度为300mm,可与滑动块5的“凸”形凹槽5121契合，电极固定支座7的后部左右两侧a处各有一直径为2mm的小孔71连接石墨细杆电极8，电极固定支7如图位置处设有两个接线柱72，用于连接电源，供给石墨电极电能。

两根紧固链条4上的插销直径为4mm，长23mm，每一节长度为12mm，可与弧度调节片2远离弧形导轨1一端的两个小孔21相连，将取样器固定于管道上。

石墨细杆电极8包括横向设置的第一杆81，一端与第一杆81两端相连接、竖向对称设置的两个第二杆82，一端与第二杆82的另一端相连接、横向对称设置的两个第三杆83，一端与第三杆83的另一端相连接竖向对称设置的两个第四杆84，一端与第四杆84的另一端相连接横向对称设置的两个第五杆85，一端与第六杆85的另一端相连接竖向对称设置的两个第六杆86，以及一端与第六杆86的另一端相连接横向对称设置的两个第七杆87；所述第一杆81、第二杆82、第三杆83、第四杆84、第五杆85、第六杆86、第七杆87的直径为2mm；第一杆81的长度为30mm,第二杆82的长度为119mm，第三杆83的长度为62mm，第四杆84的长度为40mm，第五杆85的长度为15mm，第六杆86的长度为54mm，第七杆87的长度为2mm；石墨细杆电极8安装在电极固定支座7上的a处，并可以绕a点进行转动。

本发明的电火花切割取样器的使用方法如下：

第一步：装配好电极固定支座和弧形导轨；

第二步：连接好弧形导轨和弧度调节片，调节好弧度，用紧固链条将取样器固定于管道上；

第三步：固定切削液储槽并用硅酮胶将切削液储槽与管道之间的缝隙封住，倒入切削液；

第四步：左右调整电极固定支座在弧形导轨上的位置，调整好后拧紧滑动块四角螺丝，将电极固定支座固定于弧形导轨上；

第五步：前后调整电极固定支座的位置，调整好后拧紧滑动块左右两侧螺丝，将电极固定支座固定于凹槽内；

第六步：安装石墨细杆电极，连接电源，电机带动石墨细杆电极逐步转动，开始切割；

第七步：切割完成，取得样品；

第八步：回收切削液，解除固定，取下切割器。

使用本发明的该取样器可以在不同直径管道上具体位置精确取得近乎无损的少量材料，用于进一步制备小冲杆试样。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。