[发明专利]一种高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法及装置，更具体地说，它涉及一种用于油气田金属材料高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法，本发明还涉及使用该方法进行高温高压恒载荷应力腐蚀实验的装置。

背景技术

在金属材料化学实验中，需要对石油工业、化学工业中用于抗腐蚀的设备、管道、装置所用金属材料进行高温高压恒载荷应力腐蚀实验，从而对金属材料在一定应力状态、高温高压使用工况下进行优选和适用性评价。目前国内外恒载荷应力腐蚀实验方法一般是在常温常压下利用应力环进行A法实验，不能模拟石油工业和化学工业中高温高压气相、液相腐蚀性环境下，金属材料在恒定载荷作用下所引起的力学性能损伤，评价结果与现场结果相差较大，不能为现场工况下金属材料的优选和适用性评价提供可靠依据。

在石油和化工行业中，大多设备、管道、装置所用金属材料都是在一定应力状态下，一定温度、压力和腐蚀性环境中服役。目前这类实验评价在学术上和工程技术上具有极其重要的价值，由于缺乏相应的实验方法和装置，导致相应的评价实验不能进行。常规的恒载荷应力腐蚀实验通过应力环对金属材料加载，无法进行高温高压环境下的应力腐蚀实验，因而评价结果与实际工况相差甚远，用常规方法对金属材料进行优选和适用性评价结果往往给现场带来巨大经济损失甚至伤亡事故。

目前，常规的恒载荷应力腐蚀实验方法存在以下不足：

(A) 利用应力环进行加载，无法保证加载应力的精确性；

(B) 常温常压腐蚀性环境中的应力腐蚀结果与现场高温高压腐蚀环境有巨大差异，不能为现场金属材料的优选和适用性评价提供可靠保证；

(C) 只能检测金属材料是否发生断裂，无法对金属材料在一定应力状态下，处于高温高压气相、液相等腐蚀性介质综合作用后力学性能的损伤。

为解决常规恒载荷应力腐蚀实验不能模拟现场实际工况的问题，本发明借助高温高压釜，提出了新型高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法，并设计了应力腐蚀试样的夹持装置，形成了适用于高温高压恒载荷应力腐蚀新型实验方法，能够很好的解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够较真实反映现场工况、用于模拟高温高压恒载荷应力腐蚀实验的方法。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种结构简单、易于操作、安全可靠、能够同时进行多组平行实验、用于模拟高温高压恒载荷应力腐蚀实验所用的夹持装置。

本发明的前一技术方案是这样实现的：一种高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法主要包括：(A) 测定金属材料在一定大小的应力状态下，处于高温高压气相腐蚀环境中强度大小及其损伤幅度；(B) 测定金属材料在一定大小的应力状态下，处于高温高压液相腐蚀环境中强度大小及其损伤幅度；(C) 测定金属材料在一定大小的应力状态下，处于高温高压气相、液相腐蚀工况下力学性能损伤程度及其变化幅度；根据实验结果计算得出材料在特定工况下力学性能损伤程度，对表面损伤程度、断口形貌以及腐蚀产物膜特征进行分析，从而对金属材料在高温高压应力腐蚀条件下的适用性进行综合评价。

上述的一种高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法中，具体测定步骤是：(A) 根据所模拟现场工况条件设计实验温度、压力、腐蚀介质，以及试样加载载荷大小；(B) 圆型夹具(3)的装配过程是将下夹持端(11)装在圆型夹具主体(9)下端，将试样(2)外螺纹与下夹持端(11)内螺纹连接，将试样(2)另一端外螺纹与接头(12)内螺纹连接，将上夹持端(10)装在圆型夹具上端，轻轻拧紧加载螺母(13)，然后将拉伸实验上夹具(15)和拉伸实验下夹具(16)分别与圆型夹具(3)上端接头(12)外螺纹和圆型夹具(3)下端下夹持端(11)内螺纹连接，安装在拉伸试验机上进行加载并记录应力应变曲线；(C) 板型夹具(8)的装配过程是将试样(2)由板型夹具主体(14)上端放入并与其下端内螺纹连接，将试样(2)另一端外螺纹与接头(12)内螺纹连接，轻轻拧紧加载螺母(13)，然后将拉伸实验上夹具(15)和拉伸实验下夹具(16)分别与板型夹具(8)上端接头(12)外螺纹和板型夹具(8)下端内螺纹端连接，安装在拉伸试验机上进行加载并记录应力应变曲线；(D) 在高温高压釜(1)底部放入绝缘隔片(4)，然后将完成加载的圆型夹具(3)或板型夹具(8)放入高温高压釜，按常规方法开始实验。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：

(A) 圆型夹具和板型夹具可通过拉伸试验机加载，加载大小、精度以及该载荷时的应变值准确度较高，并可记录加载时应力应变曲线；