本发明专利技术提供了一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置及方法。交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置包括：底座、伸缩机构、反应釜、温度传感器、内压压力表、中控系统、加热套、顶盖、上夹持器、下夹持器、内压泄压阀、供气系统，伸缩机构、反应釜安装在底座上，反应釜的顶部设有开口，顶盖安装在反应釜的顶部开口处，上夹持器滑动安装在顶盖上，上夹持器的底部位于反应釜中，上夹持器的顶部与伸缩机构连接，下夹持器安装在反应釜的底部，加热套套设在反应釜的外侧壁上，温度传感器、内压压力表、内压泄压阀以及供气系统分别通过管路与反应釜连接，中控系统分别与伸缩机构、温度传感器、内压压力表以及供气系统连接。压力表以及供气系统连接。压力表以及供气系统连接。
【技术实现步骤摘要】
一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置及方法
[0001]本专利技术涉及储库井井筒完整性评价
，尤其涉及一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置及方法。
技术介绍
[0002]随着经济的发展，对天然气等能源的需求量持续增长。作为能源调峰与储备的基础设施，地下储库的建设与安全运行成为目前备受关注的焦点。储库井特别是天然气储气库与压缩空气储能库注采井与常规油气井具有显著区别，其服役周期长且承受注采交替引起的交变载荷，载荷产生的应力和管壁磨损对腐蚀起到明显促进作用，为典型的交变应力腐蚀工况，部分储库在注气管道中还包含除天然气外的二氧化碳等其他混合气，故需对储库井井筒的腐蚀情况开展室内模拟实验及评价研究。
[0003]目前针对井筒腐蚀的评价主要为现场测井方法，现场评价方法是通过电磁探伤和多臂井径测井结合，以评价井筒管柱的变形程度及剩余壁厚为主，现场作业流程复杂、成本高昂。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置及方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置，包括：底座、伸缩机构、反应釜、温度传感器、内压压力表、中控系统、加热套、顶盖、上夹持器、下夹持器、内压泄压阀、用于向反应釜通入腐蚀性气体以及非腐蚀性气体的供气系统，所述伸缩机构、所述反应釜安装在所述底座上，所述反应釜的顶部设有开口，所述顶盖安装在所述反应釜的顶部开口处，所述上夹持器滑动安装在所述顶盖上，所述上夹持器的底部位于所述反应釜中，所述上夹持器的顶部与所述伸缩机构连接，所述下夹持器安装在所述反应釜的底部，所述加热套套设在所述反应釜的外侧壁上，所述温度传感器、所述内压压力表、所述内压泄压阀以及所述供气系统分别通过管路与所述反应釜连接，所述中控系统分别与所述伸缩机构、所述温度传感器、所述内压压力表以及所述供气系统连接。
[0006]采用本专利技术技术方案的有益效果是：通过将井筒管材的试样以上下两个夹持器固定于装置内，采用伸缩机构的伸缩给试样施加周期性拉力以模拟储库井在交变载荷下的应力状况，再注腐蚀性气体，通过测量腐蚀前后试样的质量及厚度，评价试样的腐蚀速率，能够实现对储库井管材腐蚀状况、腐蚀行为的模拟与评价，从而为探索交变应力下储库井管柱的腐蚀机制提供理论依据，并为储库井的管柱选材、管柱剩余强度与剩余寿命评估和井筒完整性评价提供指导。能够在其他参数一定的情况下，通过单独调整载荷、温度或腐蚀介质配比，评价不同载荷、温度或腐蚀介质对腐蚀速率以及腐蚀行为的影响。
[0007]进一步地，所述伸缩机构包括：推杆、一对支撑杆、上横板、下横板，所述底座的顶部设有底板、一对立柱以及顶板，所述底板安装在所述底座的顶端，一对所述立柱安装在所
述底板上，所述顶板两端一一对应与一对所述立柱的顶端连接，所述反应釜安装在所述底板上，所述反应釜位于一对所述立柱之间，所述推杆安装在所述底座底部，所述下横板与所述推杆的顶部连接，一对所述支撑杆的底部与所述下横板连接，一对所述支撑杆的顶部贯穿所述底板且一一对应滑动安装在一对所述立柱中，所述上横板的两端一一对应与一对所述支撑杆的顶部连接，所述上夹持器的顶部与所述上横板连接。
[0008]采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过测量支撑杆高度的变化，反映试样在一定应力条件下的应变，结合应力的大小，计算出试样在试验条件下的弹性模量等力学参数，进而评价试样在腐蚀条件下的力学性能变化规律。
[0009]进一步地，所述推杆为电动推杆、液压推杆或气缸。
[0010]采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于推杆的选材，降低成本。
[0011]进一步地，所述供气系统包括：放压阀、内压阀、三通、用于提供腐蚀性气体的酸性气源、酸性气源阀、气源压力表、混合器、流量计、用于提供非腐蚀性气体的非腐蚀性气源以及非腐蚀性气源阀，所述内压阀通过管路与所述反应釜连接，所述三通的第一端通过管路与所述内压阀连接，所述三通的第二端通过管路与所述放压阀连接，所述三通的第三端通过管路与所述流量计连接，所述混合器的第一端通过管路与所述流量计连接，所述气源压力表与所述混合器和所述流量计之间的管路连接，所述混合器的第二端以及第三端一一对应通过管路与所述酸性气源阀以及所述非腐蚀性气源阀连接，所述酸性气源通过管路与所述酸性气源阀连接，所述非腐蚀性气源通过管路与所述非腐蚀性气源阀连接。
[0012]采用上述进一步技术方案的有益效果是：供气系统能够基于实际需求改变腐蚀性气体与非腐蚀性气体的配比，以制备模拟试验的腐蚀介质。腐蚀介质为基于实际需求确定的按一定比例配置的酸性气体与非腐蚀性气体的混合气体，通过调节酸性气源阀和非腐蚀性气源阀控制进入混合器的流量以调整气体比例，通过内压阀控制气体进入反应釜的流量。
[0013]进一步地，还包括：电源以及放大器，所述电源通过所述放大器与所述伸缩机构连接。
[0014]采用上述进一步技术方案的有益效果是：电源为装置供电，提高自动化。
[0015]进一步地，所述反应釜为圆柱形筒体，所述顶盖通过螺纹安装在所述反应釜的顶部开口处，所述上夹持器与所述顶盖之间设有密封活塞环。
[0016]采用上述进一步技术方案的有益效果是：密封活塞环的设置，用于保证装置整体的气密性，顶盖与反应釜之间以气密封螺纹连接，如此使得顶盖与装置之间连接更加密封且牢固。
[0017]此外，本专利技术还提供了一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价方法，基于上述任意一项所述的一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置，交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价方法包括：
[0018]S1、记录试样的初始重量、初始尺寸以及密度；
[0019]S2、将试样放入反应釜内部，并通过上夹持器以及下夹持器将试样固定；
[0020]S3、启动加热套，通过加热套将反应釜内部温度加热至预设温度；
[0021]S4、打开供气系统，通过供气系统向反应釜内部通入腐蚀性气体；
[0022]S5、启动伸缩机构，通过伸缩机构向试样施加交变应力；
[0023]S6、在实验达到预设实验时间后，取出试样并测量试样的最终重量以及最终尺寸；
[0024]S7、根据所述初始重量、初始尺寸、密度、最终重量、最终尺寸以及预设实验时间，计算试样的腐蚀速率。
[0025]采用本专利技术技术方案的有益效果是：通过将井筒管材的试样以上下两个夹持器固定于装置内，采用伸缩机构的伸缩给试样施加周期性拉力以模拟储库井在交变载荷下的应力状况，再注腐蚀性气体，通过测量腐蚀前后试样的质量及厚度，评价试样的腐蚀速率，能够实现对储库井管材腐蚀状况、腐蚀行为的模拟与评价，从而为探索交变应力下储库井管柱的腐蚀机制提供理论依据，并为储库井的管柱选材、管柱剩余强度与剩余寿命评估和井筒完整性评价提供指导。能够在其他参数一定的情况下，通过单独调整载荷、温度或腐蚀介质配比，评价不同载荷、温度或腐蚀介质对腐蚀速率以及腐蚀行为的影响。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置，其特征在于，包括：底座、伸缩机构、反应釜、温度传感器、内压压力表、中控系统、加热套、顶盖、上夹持器、下夹持器、内压泄压阀、用于向反应釜通入腐蚀性气体以及非腐蚀性气体的供气系统，所述伸缩机构、所述反应釜安装在所述底座上，所述反应釜的顶部设有开口，所述顶盖安装在所述反应釜的顶部开口处，所述上夹持器滑动安装在所述顶盖上，所述上夹持器的底部位于所述反应釜中，所述上夹持器的顶部与所述伸缩机构连接，所述下夹持器安装在所述反应釜的底部，所述加热套套设在所述反应釜的外侧壁上，所述温度传感器、所述内压压力表、所述内压泄压阀以及所述供气系统分别通过管路与所述反应釜连接，所述中控系统分别与所述伸缩机构、所述温度传感器、所述内压压力表以及所述供气系统连接。2.根据权利要求1所述的一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置，其特征在于，所述伸缩机构包括：推杆、一对支撑杆、上横板、下横板，所述底座的顶部设有底板、一对立柱以及顶板，所述底板安装在所述底座的顶端，一对所述立柱安装在所述底板上，所述顶板两端一一对应与一对所述立柱的顶端连接，所述反应釜安装在所述底板上，所述反应釜位于一对所述立柱之间，所述推杆安装在所述底座底部，所述下横板与所述推杆的顶部连接，一对所述支撑杆的底部与所述下横板连接，一对所述支撑杆的顶部贯穿所述底板且一一对应滑动安装在一对所述立柱中，所述上横板的两端一一对应与一对所述支撑杆的顶部连接，所述上夹持器的顶部与所述上横板连接。3.根据权利要求2所述的一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置，其特征在于，所述推杆为电动推杆、液压推杆或气缸。4.根据权利要求1所述的一种交变载荷下储库井管柱应力腐蚀评价装置，其特征在于，所述供气系统包括：放压阀、内压阀、三通、用于提供腐蚀性气体的酸性气源、酸性气源阀、气源压力表、混合器、流量计、用于提供非腐蚀性气体的非腐蚀性气源以及非腐蚀性气源阀，所述内压阀通过管路与所述反应釜连接，所述三通的第一端通过管路与所述内压阀连接，所述三通的第二端通过管路与所述放压阀连接，所述三通的第三端通过管路与所述流量计连接，所述混合器的第一端通过管路与所述流量计连接，所述气源压力表与所述混合器和所述流量计之间的管路连接，所述混合器的第二端以及第三端一一对应通过管路与所述酸性气源阀以及所述非腐蚀性气源阀连接，所述酸性气源通过管路与所述酸性气源阀连接，所述非腐蚀性气源通过管路与所述非腐蚀性气源阀连接。5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞宇晗，张弘，袁光杰，夏焱，金根泰，李景翠，刘天恩，李国韬，路立君，万继方，付盼，庄晓谦，宋恒宇，戴鹍，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。