样品测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测试装置(12)及测试样品(30)的方法。所述方法包含：在测试腔(14)内容纳测试样品(30)，所述测试腔(14)含有两个或更多个被间隔件(16)隔开的铁饱和元件(2)；以及用测试溶液填满所述测试腔(14)，所述铁饱和元件(2)被设置为使所述测试溶液铁饱和。每个所述铁饱和元件(2)形状被设定为使其具有预定的表面面积，以使得所述测试溶液的体积与暴露于所述测试溶液中的所述铁饱和元件(2)和测试样品(30)的表面面积之比以及计算与所述测试溶液接触的可以被计算。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种测试装置(12)及测试样品(30)的方法。所述方法包含：在测试腔(14)内容纳测试样品(30)，所述测试腔(14)含有两个或更多个被间隔件(16)隔开的铁饱和元件(2)；以及用测试溶液填满所述测试腔(14)，所述铁饱和元件(2)被设置为使所述测试溶液铁饱和。每个所述铁饱和元件(2)形状被设定为使其具有预定的表面面积，以使得所述测试溶液的体积与暴露于所述测试溶液中的所述铁饱和元件(2)和测试样品(30)的表面面积之比以及计算与所述测试溶液接触的可以被计算。【专利说明】
本专利技术涉及一种测试装置和测试样品的方法。特别地，但不唯一地，本专利技术涉及一种对用于构造柔性管的铠装金属丝的样品进行腐蚀测试或腐蚀疲劳测试的方法和装置。
技术介绍
传统上，柔性管用于将产品流体从一个位置输送到另一个位置，产品流体例如是油和/或气体和/或水。柔性管特别有助于连接海底位置(其可以例如是1000米或1000米以上的深水位置)与海平面位置。柔性管可具有通常达到大约0.6米的内径。柔性管通常成形为柔性管体和一个或多个端部配件的组件。管体通常成形为承压管道的层状材料的组合。管的结构在不引起弯曲应力的情况下允许大变形，所述弯曲应力在管的寿命期间损害管的功能。管体一般被建立成包括金属层和聚合物层的组合结构。在许多已知的柔性管设计中，管体包括一层或多层的压力铠装层。所述层上的主载荷由径向力形成。压力铠装层常常具有特定的横截面轮廓，所述横截面轮廓互锁以便能够维持并吸收由管的外压力或内压力造成的径向力。因此防止管因压力而皱缩或破裂的缠绕金属丝的横截面轮廓有时被称为耐压轮廓。当压力铠装层由形成环箍构件的螺旋缠绕金属丝成形时，来自管的外压力和内压力的径向力引起环箍构件膨胀或收缩，以在金属丝上施加拉力载荷。在许多已知的柔性管设计中，管体包括一层或多层的拉力铠装层。所述层上的主载荷是拉力。在高压应用中，例如在深水环境或超深水环境中，拉力铠装层经受来自内压力端盖和柔性管的自支撑重量的组合的高拉力载荷。这可引起柔性管的故障，因为这种情况会经历很长时间。非粘合的柔性管已经用于深水(小于3，300英尺(1，005。84米))开发和超深水(大于3，300英尺)开发。对油存在越来越大的需求，这导致勘探在环境因素更极端的越来越深处进行。例如在这样的深水环境和超深水环境中，海底温度使得产品流体冷却至可能导致管堵塞的温度的风险增大。增加的深度还增加与柔性管必须运行的环境有关的压力。因此，增加了对柔性管体的压力铠装层和拉力铠装层的高性能水平的需求。提高铠装层的载荷响应和性能的一种方式是由更厚更坚硬并因此更坚固的材料制成所述层。例如针对其中的所述层常常由具有在该层中互锁的相邻线圈的绕金属丝构成的压力铠装层来说，由更厚材料制造导致强度适度增加。然而，随着使用更多的材料，柔性管的重量增加。最终，柔性管的重量可能成为在其使用中的限制因素。此外，使用越来越厚的材料制成的柔性管明显地增加了材料成本，这也是一个缺点。在操作期间，产品流体沿着柔性管的内孔输送。所述产品流体可含有或包含气体。如果用于包含流体的内部流体保持层允许所述气体渗透，则所述气体可积聚在柔性管体的层内。一般而言，所述流体保持层由防止产品流体向外移动的材料组成。然而，随着时间的推移，气体可缓慢地渗透穿过流体保持层并径向地向外渗透越过流体保持层进入环形区域内。所述环形区域延伸至下一个通常是防渗的层。气体将易于积聚在环形区域内，并且如果所述气体没有被释放，则逐渐积累的压力(环形气体的过压)会引起柔性管的故障。对于在使用期间、即当流体被阻止不能流过管孔时会减压的柔性管来说，这也是一个问题，这可能由于各种原因而造成。此外，众所周知，产品流体的输送常常导致柔性管的各个层处于相对酸的条件中。这种“酸性”工作起因于硫化氢(H2S)与其它种类一起沿着管的内孔径向向外迁移，所述其它种类例如是C02。这是因为一些产品流体包含相对高浓度的溶解形式或气态形式的硫化氢气体。在这种情况下随着时间的推移，硫化氢和其它气体种类穿过流体保持层渗透到限定在柔性管体的层之间的环形区域，所述其它气体种类例如是C02。H2S和CO2积聚在所述环形区域内并逐渐地增加这些区域内环境的酸度(减少PH值)。因此，金属构件，例如在所述环形区域内形成压力铠装层和拉力铠装层的条带，遭受增大的酸性腐蚀，如果不减轻酸性腐蚀，则可导致极高的腐蚀速率且有可能导致故障。还将理解的是，端部配件可能包括许多金属构件部分，且同样地承受酸性环境。随着时间的推移，这种酸性工作环境可影响柔性管的整体性能。这可导致期望寿命的缩减或甚至导致柔性管在使用中的故障。对通常用于形成铠装层的碳钢丝而言，非粘合的柔性管的复杂横截面创建了挑战性的操作环境。为了确保铠装层可经受通常和特殊的操作条件下受到的载荷，需要模拟柔性管的环形域内(内部聚合物衬垫或阻挡层与外部聚合物护套之间的空间)的操作环境的特性。对管环形域内的操作环境的了解允许样品被测试，例如实际条件下的腐蚀疲劳测试。如上所述，众所周知，对于碳钢来说，柔性管的环形域可被腐蚀。腐蚀疲劳是在腐蚀环境下的疲劳。由于在腐蚀和循环载荷的双重作用下的机械降解，碳钢铠装金属丝常遭受腐蚀疲劳。腐蚀疲劳测试提供SN数据曲线，其中S是施加应力的幅值并且相对破坏周期数N的对数被绘制。在柔性管的设计中，铠装金属丝的疲劳腐蚀是一个限制因素。铠装金属丝的常规的疲劳测试在空气中进行，并且易于产生铠装金属丝的强度的误导性指示。A.Rubin等人在2006年第61届腐蚀年会和展览会Corrosion NACExpo上发表的“柔性管的钢丝的限制条件”的论文06149提出了预测非粘合柔性管的流体腐蚀和环形环境的PH值的工作。论文06149还提出了用于模拟在管环形域内的典型环境中测试腐蚀疲劳的方法。柔性管的结构用于确保不会使铠装金属丝与周围的海水或产品流体的任一个有直接接触，所述环形环境由来自产品流体(主要是氏0、0)2、％5和014)的小分子进入环形域的渗透和海水入口来决定。特别地，由于水、COjPH2S的存在，环形环境可被腐蚀。柔性管内的环形空间主要由铠装金属丝占据，导致小的自由体积和低的自由体积与钢表面面积的比率(V/S)，例如，小于0.1mVcm30众所周知，在典型的环形环境中，随着V/S的减小，pH值增大且腐蚀速率减小。Rubin等人描述了用于在典型的环形环境中进行腐蚀疲劳测试的成熟的测试方法。使用四点弯曲测试台来在铠装金属丝的样品上施加载荷。每个包含金属丝的长度大体上长于其横截面尺寸的样品与所述样品之间的聚合物间隔件一起朝着直径为35mm的陶瓷圆筒的两端支撑以防止侧向运动。两个陶瓷圆筒进一步在两个中心圆筒之间提供最大载荷的样品的中间部分施加载荷，所述载荷可使用适用于所述样品的应变仪来进行测量。所述陶瓷圆筒间隔IOOmm固定，并且配置活塞以使所述中心圆筒垂直于所述样品移动。所述施加的载荷被设置为产生与目标值在最小应力和最大应力(R)之间的恒定的比率，例如R为0.1。载荷循环的数量超过105，外加应力的范围在250到400MPa之间。载荷频率通常在0.6到IHz之间。所述样品被制备以尽可能精确地再创造其在操作环境中的条件。Rubin等人描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试装置，所述测试装置包含：测试腔，所述测试腔被设置为被测试溶液充满并容纳测试样品；两个或更多个铁饱和元件，所述铁饱和元件位于所述测试腔内以使所述测试溶液铁饱和；以及至少一个间隔件，所述间隔件隔开至少一对铁饱和元件；其中，每个铁饱和元件形状被设定为使其具有预定的表面面积，以使得所述测试溶液的体积与暴露于所述测试溶液中的所述铁饱和元件和所述测试样品的表面面积之比能够被计算。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：FdeS皮雷斯，FPdos桑托斯，
申请(专利权)人：韦尔斯特里姆国际有限公司，
类型：发明
国别省市：