[发明专利]一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价方法及装置

权利要求书

1.一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置，其特征在于，包括试验管材(1)、供气单元(2)、监测组件(5)、控制单元(6)、第一管路(11)和第二管路(10)，试验管材(1)两端密封安装有封头(7)，第一管路(11)从试验管材(1)的一端穿过封头(7)与试验管材(1)内腔连通，第二管路(10)的一端从试验管材(1)的另一端穿过封头(7)与试验管材(1)内腔连通，第二管路(10)的另一端与供气单元(2)连接，第一管路(11)在位于试验管材(1)外部的部分设有第一控制阀(13)，第二管路(10)上在试验管材(1)与供气单元(2)之间的部分设有第二控制阀(12)，监测组件(5)用于测量应变并设置于试验管材(1)外壁最大应变处，供气单元(2)、监测组件(5)、第一控制阀(13)和第二控制阀(12)均与控制单元(6)连接，所述试验管材(1)为一段双金属复合管材；

通过所述管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置进行管材应力腐蚀开裂敏感性评价方法，包括如下过程：

应变量分析：1)测量易于获取的双金属复合管和基管应力应变曲线；2)依据公式1绘制耐蚀合金层应力应变曲线，得出耐蚀合金层屈服强度R_{e耐蚀合金层}；3)根据屈服强度R_{e耐蚀合金层}对应的应变值ξ_{e耐蚀合金层}，结合双金属复合管应力应变曲线获取相同应变值ξ_复合管对应的应力水平σ_复合管；4)根据管材应力水平σ_复合管，基于强度设计理论和气体状态方程，计算试验管材(1)的初步加气量；

式中：σ为双金属复合管、基管、耐蚀合金层相应的应力水平，t为基管、耐蚀合金层对应的厚度；

试验环境加载：对试验管材(1)注入试验溶液，加热试验溶液至试验温度，再通入必需的腐蚀性气体；

试验应力加载：依据计算的试验管材(1)的加气量，设置气体注入量，利用供气单元(2)向试验管材(1)中注入气体，加注过程中根据监测组件(5)测量的试验管材(1)的应变值调节实际气体注入量，使试验管材(1)应变值达到所需值ξ_复合管后，开始试验计时；

试验应力维持：试验中随时监测试验管材(1)的应变值，并利用控制单元(6)来控制第一控制阀(13)和第二控制阀(12)，进而调节试验管材(1)的进气量和排气量，以维持试验管材(1)达到所需的应变水平；

管材探伤：试验后，对试验管材(1)进行全管材探伤，分析管材的裂纹生成情况，给出管材应力腐蚀开裂敏感性评价结果。

2.根据权利要求1所述的一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置，其特征在于，封头(7)试验管材(1)的端部之间为螺纹连接，其中，试验管材(1)的外表面设置外螺纹，封头(7)的内表面设有与所述外螺纹适配的内螺纹。

3.根据权利要求1或2所述的一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置，其特征在于，试验管材(1)的外部罩有密封的缓冲单元(3)，缓冲单元(3)上连接有第三管路(9)，第三管路(9)上位于缓冲单元(3)外部的部分设有阀门(14)。

4.根据权利要求3所述的一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置，其特征在于，封头(7)通过支架(8)设置在缓冲单元(3)内，通过所述支架(8)使试验管材(1)悬空于缓冲单元(3)内。

5.根据权利要求3所述的一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置，其特征在于，还包括后处理单元(4)，第一管路(11)和第三管路(9)均连接于所述后处理单元(4)，所述后处理单元(4)能够处理缓冲单元(3)和试验管材(1)的排放流体。

6.根据权利要求1所述的一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置，其特征在于，所述第一控制阀(13)和第二控制阀(12)采用高压气动阀。

7.根据权利要求1所述的一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置，其特征在于，监测组件(5)采用应变片。

8.根据权利要求1所述的一种管材应力腐蚀开裂敏感性评价装置，其特征在于，试验应力加载时，向试验管材(1)中注入惰性气体。