、金属试件17、夹具视窗18、 应变片19和导线20 ;位于加载夹具的上加载部和位于加载夹具的下加载部，金属试件位于 加载夹具的腔室内，金属试件的两端通过销钉分别与上加载部和下加载部连接；所述金属 试件的中部粘贴应变片19,应变片通过导线连接应变仪，通过对上加载端和下加载端施加 压力进行加载，该釜体内可放置四组加载机构，每组加载机构均通过耐高温棉线6悬挂在 小孔上，加载夹具7是由方形夹具13主体、上下两个螺钉14、四个螺母15、两个销钉16以 及试件17组成，优选在上加载部和下加载部各布设两个螺母，其中方形夹具13主体中间部 位为夹具视窗18 ;试件是标准哑铃型拉伸试件。
[0037] 本发明中上述实验装置的实验方法，具体包括以下步骤：
[0038] 步骤1、模拟实际工况环境，具体方法如下：
[0039] a.调研现场工况环境，确定气相、液相组分，根据釜体容积计算气体分压、溶液成 分含量；
[0040] b.按照现场试件（金属材质）受力条件，计算其所受应变大小，进行加载；
[0041] 步骤2、试件加载过程，具体方法如下：
[0042] c、将试件与螺钉14通过销钉16连接在一起，再通过螺母15固定于方形加载夹具 13主体上；
[0043] d、将应变片19粘附于试件17中心处，并通过导线20与应变仪相连，轻轻拧动夹 具两端的螺母15给试件17加载相应载荷；
[0044] e、取下应变片；
[0045] 步骤3、向釜体1内加入腐蚀液，清洗夹具及试件，将夹具与试件整体通过耐高温 棉线6悬挂于圆形托盘上，并放入釜体内，充分除氧后，通入腐蚀性气体，按常规方法开始 实验；
[0046] 步骤4、实验结束后，将加载夹具7取出，并卸下试件，进行观察、计算，具体方法如 下：
[0047] f、若试件断裂，清洗断口，进行断口形貌观察及作用机理分析，并得出实验报告；
[0048] g、若试件没有断裂，首先进行试件表面腐蚀形貌及腐蚀产物分析，然后清洗腐蚀 产物，计算腐蚀速率，如图7所示，之后将试件安装于拉伸试验机和弯曲试验机上，进行拉 伸实验和弯曲实验，测试并计算金属材质力学性能损失率，如图 8所示；
[0049] 步骤5、对试件高温高压应力腐蚀实验数据进行整理分析，优选适合所处环境金属 材质并对其使用寿命进行预测。
[0050] 实施例1 :
[0051 ] 对某金属复合管抗应力腐蚀性能进行测试，首先加工A金属试件4件，具体尺寸如 表1所示。根据实际工况推算试件受力大小，利用应变仪进行加载，同时根据工况条件设置 温度、压力、流速等参数，具体参数如表2所示。
[0052] 为验证金属试件受拉伸应的力稳定性和可靠性，对试件受力情况进行测定，并实 时记录测试数据，结果如图6所示，测的试件受力在设定值附近波动，在误差范围内，验证 了试件受力的稳定性以及加载夹具设计的合理性。
[0053] 按照本发明将各试件安装于加载夹具上，并将应变片贴于测定试件平行段，通过 应变仪对试件进行加载。进行应力腐蚀实验，经过72小时腐蚀实验后，观察试件表面形貌， 如图9所示，清洗试件表面腐蚀产物并计算各试件的腐蚀速率，求得平均值如图7所示，计 算金属材质腐蚀后抗拉伸强度，并与腐蚀前进行对比，计算抗拉伸强度损失率如图8所示， 根据腐蚀速率及力学性能损失结果可推测金属材质在该环境条件下的使用寿命。
[0054] 表 1
[0055]
[0056] 表 2
[0057]
[0058] 实施例2 :
[0059] 与实施例1不同之处在于：环境参数中流速为1.Om/s。重新加工4件A金属材质 试件，尺寸如表3所示，环境参数如表4所示，所得腐蚀速率平均值如图7所示，抗拉伸强度 损失率如图8所示，与实施例1相比可知，流速增加，金属材质腐蚀速率增加，其抗拉伸性能 也损失较多。
[0060] 表 3
[0061]
[0064] 实施例3 :
[0065] 与实例一不同之处在于：选用B金属材质进行实验，试件尺寸如图5和表5所示， 所得腐蚀速率平均值如图7所示，抗拉伸强度损失率如图8所示，与实施例1相比可知，在 相同腐蚀环境中B金属更加耐蚀，并且抗拉伸性能损失较少。
[0066] 表 5
[0067]
[0068] 本发明腐蚀实验装置，可测定金属材质在特定温度（30°C-300°C)、压力 (0MPa-30MPa)、流速（0m/s-4.0m/s)以及载荷（0KN-3KN)作用下的腐蚀速率和力学性能损 伤程度，根据实验结果可评价金属材质在特定工况环境中的适用性并推测其使用寿命。
【主权项】
1. 一种模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，其包括测试机构、加载 机构和旋转机构，所述测试机构包括用于放置金属试件的釜体和用于密封所述釜体的盖 体，所述釜体内上半部分为气体，下半部分为腐蚀液；所述旋转机构包括搅拌器和驱动所述 搅拌器旋转的电机，所述搅拌器的搅拌轴穿过盖体伸入反应釜内的腐蚀液液面以下，其特 征在于：所述搅拌轴上安设有圆形托盘，所述圆形托盘沿圆周方向上间隔均匀的分布有四 个小孔；所述加载机构包括加载夹具、位于加载夹具的上加载部和位于加载夹具的下加载 部，所述金属试件位于所述加载夹具的腔室内，所述金属试件的两端通过销钉分别与上加 载部和下加载部连接；所述金属试件的中部贴有应变片，所述应变片通过导线连接有应变 仪，通过对上加载端和下加载端施加压力进行加载；所述加载机构设置有四个，每个加载机 构均通过耐高温棉线挂设在相应的小孔上。2. 根据权利要求1所述的模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，其特 征在于：所述上加载部和下加载部均包括螺钉和螺母，上加载部的螺钉从加载夹具的顶部 插入腔室内，顶端安设所述螺母，底端与所述金属试件通过销钉连接；下加载部的螺钉从加 载夹具的底部插入腔室内，顶端与所述金属试件通过销钉连接，底端安设螺母。3. 根据权利要求1所述的模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，其特 征在于：所述加载夹具为方形。4. 根据权利要求1所述的模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，其特 征在于：所述盖体的顶部开设有进气口，所述进气口连接输气管，通过所述输气管向釜体内 通入气体。5. 根据权利要求1所述的模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，其特 征在于：所述搅拌轴上设置有呈环形状的螺纹，所述环形托盘与搅拌轴之间通过螺钉形成 可拆卸连接。6. 根据权利要求1所述的模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，其特 征在于：所述加载夹具的腔室外围为夹具视窗，所述夹具视窗用于方便试件加载。7. 根据权利要求1所述的模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，其特 征在于：所述试件为标准哑铃型拉伸试件。8. 根据权利要求2所述的模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，其特 征在于：所述加载夹具、螺钉、螺母和销钉均是由耐腐蚀性能优良的哈氏合金加工而成的， 所述螺钉、销钉与试件为同种材质。
【专利摘要】本发明公开了一种模拟金属试件在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，属于金属腐蚀的模拟技术领域，其解决了现有技术中试样装置不能真实模拟工况环境中溶液冲刷的问题，本发明试验装置包括测试机构、加载机构和旋转机构，其中，在旋转机构的搅拌轴上安设有圆形托盘，并且圆形托盘沿圆周方向上间隔均匀的分布有四个小孔，加载机构的金属试件位于加载夹具的腔室内。在金属试件的中部贴有应变片，应变片通过导线连接有应变仪，通过对加载机构的上加载端和下加载端施加压力进行加载，并且加载机构均通过耐高温棉线挂设在小孔上。本发明可测试金属试件在高温高压下腐蚀后的相关性能，如腐蚀速率、抗拉伸性能等。
【IPC分类】G01N17/00, G01N3/08
【公开号】CN105021455
【申请号】CN201510296362
【发明人】王秀民, 游靖, 马云飞, 韩新德, 王洪兵, 冮明超, 陈生辉, 张田田
【申请人】中国石油大学(华东), 中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司采油工程研究院
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月3日