[实用新型]评价管线钢在酸性环境中抗开裂敏感性试验的装置

说明书

本实用新型公开了一种评价管线钢在酸性环境中抗开裂敏感性试验的装置，包括环形管段加载组件、管端密封组件和无损检测组件，所述加载组件包括外加载组件和内加载组件；所述管端密封组件包括设置在环形试验管段两端的密封环和密封盖，在两个密封盖上均设置有管孔及其密封件；所述无损检测组件包括超声波检测仪和氢通量测量仪。本实用新型可实现在不破环管子自身内应力、维持原始表面状态的基础上评价管线钢在酸性环境抗开裂敏感性，获得比小尺寸试样评价更多的量化数据，能更全面可靠地评估管线钢在酸性环境中的抗开裂敏感性。此外，1个环形被试验管段可以同时完成对管体、制管焊缝和对接焊缝的评价。

技术领域

本实用新型涉及一种评价管线钢在酸性环境中抗开裂敏感性试验的装置。

背景技术

随着天然气资料的不断勘探开发，酸性气田的占比升高，我国天然气的主要产区均为酸性气田，如：川渝气田、土库曼斯坦的气田和哈萨克斯坦的气田都为酸性气田。在酸性环境下，对于碳钢和低合金钢材质为主的管线钢泽存在因H2S导致的环境开裂风险，包括HIC、SOHIC和SSC失效机理，特别是HIC和SSC。根据现有的标准体系，当管线钢拟用于酸性环境时，其制造工艺应开展SSC和HIC评价；对于焊接接头，在焊接工艺中也要求开展SSC和HIC评价。目前，SSC试验评价试验均采取小样，即剖开管体或焊接接头截取一块样品再加工成小尺寸试样（如：四点弯曲加载用条型试样、C型环试样、应力环加载用圆棒试样等），再采用相应的加载方式加载后进行SSC试验。采用不同的加载方式，其试验结果的敏感性也不尽同，其敏感性依次为：四点弯曲<C型环<应力环。

采用小尺寸试样方便快捷，易于开展试验，但是，试验获得信息量相对单一，不能监测裂纹的萌生与扩展的速度。HIC试验需要试验结束取出后才能检查是否存在HIC裂纹以及测量裂纹有多长；SSC试验判别的标准就是观察是否通过720h的试验，其中四点弯曲加载和C型环加载由于放置在密闭的试验容器中，只有试验周期结束后才能取出观察，如果试样发生了开裂，不能获得断裂时间，无法在试验失败时立即终止试验。管子在制造和焊接过程中，或多或少都存在残余应力，剖开管道，残余应力将部分释放，小尺寸试样的制备过程中会改变了整管内在的受力状态。残余应力的释放是不可逆的变化，且释放的残余应力无法量化测量，因此后续试验的加载过程也无法弥补。此外，为了确保小尺寸试样结果的重复性，试样表面通常打磨到相同的光洁度，其光洁度高于管道的原始状态，然而，较差的表面状态往往更容易引起腐蚀并诱发裂纹萌生。不同的管线钢制造厂商的制造工艺存在差异，小尺寸试样的这些特点弱化了制造或焊接过程产生的内应力以及表面粗糙度对管线钢在酸性环境中抗开裂敏感性的影响，不能真实地反映制造工艺的优劣。

鉴于小尺寸试样存在的不足，国际上一些知名的公司为了更好评估管线钢在酸性环境下的敏感性，提倡采用环形管段进行试验评价，特别是管子在制造工艺或者焊接工艺中抗酸性环境开裂的评定。然而，采用环状管段进行酸性环境下的试验，其难度将大幅提升，现有的试验方法和试验装置将不再适用，需要重新建立一套能安全操作的试验方法和试验装置。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种评价管线钢在酸性环境中抗开裂敏感性试验的装置，通过给环形管段施加一定量的变形量，使管段保持预期的载荷，然后连接好试验管段两端的密封组件，以环形管段自身作为试验容器，注入试验介质，从而实现管线钢在酸性环境中的抗开裂敏感性试验，在试验期间，通过氢通量监测溶液是否需要补充H₂S，通过超声波测试技术定期检测裂纹萌生和扩展情况，从而实现在不破环管子自身内应力、维持原始表面状态的基础上对管线钢在酸性环境抗开裂敏感性的全面评价的功能。