Устройство для коррозионных испытаний образцов под напряжением

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям натурных образцов нарезных труб нефтяного сортамента и их соединений под напряжением. Устройство содержит камеру 1, внутри которой установлен образец испытуемой трубы 3 с резьбовым соединением 4. Камера 1 имеет отверстия 7 со штуцерами для соединения с системой циркуляции агрессивной среды. Камера 1 установлена на раме 8. Испытуемая труба 3 соединена по резьбе с тягами 11, которые имеют отверстия 12 и 13 для соединения с системой циркуляции рабочей жидкости. Концы тяг 11 соединены со штоками гидроцилиндров 15 осевого нагружения. На раме закреплены корпуса гидроцилиндров, штоки гидроцилиндров нагружения образца изгибающим моментом соединены с толкателями 21, проходящими сквозь стенку камеры 1 до соприкосновения с испытуемой трубой. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытанию натурных образцов нарезных труб нефтяного сортамента и их соединений на стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН).

Известно устройство для коррозионных испытаний образцов под напряжением, содержащее размещаемый в емкости с коррозионной средой стакан с окнами в его стенке, крышку стакана с осевым отверстием, размещенный с зазором в отверстии крышки вдоль оси стакана шток, предназначенный для закрепления в нем одной головки образца, в то время как другая фиксируется неподвижно в емкости, механизм крепления стакана в емкости со средой в виде нажимной гайки и измерительную аппаратуру.

Недостаток известного устройства - малая величина нагрузки на образец.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для испытания металлов на коррозию под напряжением, содержащее камеру, выполненную в виде цилиндрического сосуда с крышками, внутри которого установлен испытуемый образец трубы, камера снабжена системой нагрева и теплоизоляцией со штуцерами для подвода и вывода агрессивной испытательной жидкой среды, образец трубы с одной стороны закреплен на штоке, соединенном с крышкой, с другой закреплен на штоке гидроцилиндра осевого нагружения, жестко закрепленном на крышке камеры.

Недостатками указанного устройства являются отсутствие возможности нагружения образца трубы изгибающим моментом, то есть нет полного объема испытаний; осевое усилие регулируется по давлению в гидроцилиндре, по перепаду давления в поршневой и штоковой полостях, что не обеспечивает точность осевой нагрузки на испытуемый образец трубы; осевое усилие от гидроцилиндра передается на корпус камеры, ухудшает его работу и снижает ее долговечность (ресурс); разрывной предохранительный клапан затрудняет условия эксплуатации, увеличивает время смены образца при разрыве клапана, требует замены клапана и изменения давления; вертикальное размещение стенда, хотя и облегчает условия монтажа испытуемой трубы, но требует увеличения высоты помещения или требует большого заглубления, что не везде возможно, например, при наличии грунтовых вод.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков известного изобретения путем расширения технологических возможностей и обеспечения нагружения испытуемой трубы комплексной нагрузкой - осевой (растяжением и сжатием) и изгибающим моментом при проведении испытаний натурных образцов нарезных труб нефтяного сортамента. Камера разгружена от воздействия как осевой, так и от изгибной нагрузок, работает только на внутреннее давление.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее камеру, выполненную в виде цилиндрического сосуда с крышками, внутри которой установлен испытуемый образец трубы, камера снабжена системой нагрева и теплоизоляции со штуцерами для подвода и вывода агрессивной испытательной жидкой среды, образец трубы с одной стороны закреплен на штоке, соединенном с крышкой, с другой закреплен на штоке гидроцилиндра осевого нагружения, жестко закрепленном на крышке камеры, снабжено дополнительным гидроцилиндром осевого нагружения, двумя боковыми гидроцилиндрами нагружения изгибающим моментом, охватывающей рамой и тягами, связанными с испытуемой трубой и с гидроцилиндрами, при этом корпуса гидроцилиндров жестко закреплены на охватывающей раме, а тяги собраны с трубой на резьбе с возможностью прохождения сквозь торцовые крышки с уплотнением осевого перемещения, причем тяги выполнены полыми со штуцерами подвода и отвода испытуемой жидкости внутри трубы, тяги осевого нагружения соединены со штоками быстроразъемными соединениями и снабжены прокладками и радиаторами для отвода тепла от гидроцилиндров, на тягах выполнены места для наклейки тензорезисторных датчиков, боковые гидроцилиндры изгиба толкающего типа соединены со штоками и установлены в камере радиально с возможностью взаимодействия с испытуемой трубой.

На фиг. 1 представлен предлагаемый стенд; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Предлагаемое устройство для коррозионных испытаний, в частности, содержит камеру 1, выполненную в виде цилиндрического сосуда с крышками 2. Внутри камеры установлен образец испытуемой трубы 3 с резьбовым соединением 4. Камера окружена теплоизоляцией 5 и нагревателями 6 для поддержания температуры рабочей испытательной агрессивной среды в камере. Камера имеет отверстия 7 со штуцерами для соединения с системой циркуляции агрессивной среды, насыщенной H₂ и CO₂. Испытательная камера 1 установлена на охватывающей раме 8 ложементами 9 и зафиксирована от продольных перемещений фиксатором 10.

Испытуемая труба 3 собрана на резьбе с тягами 11, которые имеют осевые отверстия 12 и поперечные 13 со штуцерами для соединения с системой циркуляции рабочей жидкости. На штоках цилиндров 15 и 20 предусмотрены места 14 для наклейки тензорезисторных датчиков, соединенных электрически с системой автоматического управления и регулирования осевой силы. Концы тяг 11 соединены со штоками гидроцилиндров 15 осевого нагружения посредством быстроразъемного безлюфтового соединения 16 и теплоизолирующей прокалдки 17. На штоках гидроцилиндров 15 осевого нагружения закреплены радиаторы 18, выполненные в виде оребренных цилиндров для отвода тепла от гидроцилиндров. Тяги 11 в крышках 2 имеют уплотнения с противодавлением, обеспечивающим надежное уплотнение при низком сопротивлении трения. Корпуса гидроцилиндров 15 осевого нагружения жестко закреплены на торцовых балках силовой охватывающей рамы. На торцовых крышках гидроцилиндров установлены датчики 19 линейных перемещений, соединенные со штоками гидроцилиндров, дающие информацию о деформации трубы или сигнал о разрыве образца.

На боковых балках рамы 8 закреплены два боковых гидроцилиндра 20 толкающего типа, штоки которых соединены с толкателями 21, проходящими сквозь стенку камеру 1 до соприкосновения с испытуемой трубой 3, и уплотненные специальным уплотнением с противодавлением, снижающим трение. Толкатели 21 соединены со штоками гидроцилиндров 20 муфтами 22 с изолирующими прокладками, снижающими передачу тепла на гидроцилиндры. На штоках гидроцилиндров 20 предусмотрено место 14 для наклейки тензодатчиков, а на торцовых крышках гидроцилиндров 20 установлены датчики 19 линейных перемещений, соединенные со штоками гидроцилиндров, дающие информацию о деформации.

Предохранительный клапан (на фигурах не показан) устанавливается на трубопроводе, подводящем рабочую жидкость к камере, вблизи от камеры 1, при этом клапан соединен с трубопроводом слива рабочей жидкости в систему нейтрализации и утилизации.

Устройство работает следующим образом.

Исходное положение: гидроцилиндры 15 сняты, шток 21 гидроцилиндров 20 убран из испытательной камеры. Испытуемая труба 3 с тягами 11 собирается (свинчивается) на специальном стенде. Испытуемая труба, собранная с тягами с помощью специального приспособления и траверсы, цеховым краном вводится в испытательную камеру 1. На торцовые балки охватывающей рамы устанавливаются гидроцилиндры 15, штоки которых соединяются муфтами 16 и тягами 11, к гидроцилиндрам 15 подсоединяются трубопроводы подачи масла. К штуцерам тяг 11 присоединяются трубопроводы системы циркуляции рабочей жидкости.

Нагретая рабочая жидкость подается в камеру и внутрь испытуемой трубы. Включается система нагрева, и корпус трубы подогревается до восстановления заданной температуры рабочей жидкости. Включается система нагружения и гидроцилиндрами 15 и 20 задается необходимая нагрузка на трубу - статическая или циклическая, предусмотренная программой испытания трубы. На стенде предусматривается возможность длительных испытаний (до 180 суток) вплоть до разрушения трубы. В процессе испытаний определяется стойкость трубы и соединений. Производится сертификация труб.

По окончании цикла испытания или при разрушении трубы прекращается подача рабочей жидкости в камеру, из камеры насосами жидкость сливается в систему нейтрализации. Камера и труба промываются обезвреживающим составом и продуваются азотом и воздухом. После этого демонтируются гидроцилиндры 15, тяги 11 освобождаются от трубок, соединяющих тяги с системой циркуляции. Цеховым краном труба извлекается из камеры. Цикл повторяется.

Формула изобретения

Устройство для коррозионных испытаний образцов под напряжением, содержащее камеру, выполненную в виде цилиндрического сосуда, внутри которого установлен испытуемый образец трубы, первую торцевую крышку для камеры, первый гидроцилиндр осевого нагружения образца трубы и уплотнения, отличающееся тем, что оно снабжено вторым гидроцилиндром осевого нагружения образца трубы, двумя гидроцилиндрами нагружения образца трубы изгибающим моментом, рамой, системой нагрева, второй торцевой крышкой для камеры, полыми тягами осевого нагружения образца с прокладками на них, радиаторами, а также теплоизоляцией, причем упомянутые тяги связаны с испытуемым образцом трубы по резьбе с возможностью прохождения сквозь крышки камеры, корпуса гидроцилиндров жестко закреплены на раме, радиаторы закреплены на штоках гидроцилиндров осевого нагружения образца трубы, гидроцилиндры нагружения образца трубы изгибающим моментом установлены в камере радиально с возможностью взаимодействия с ним, при этом упомянутые тяги соединены со штоками гидроцилиндров осевого нагружения образца трубы быстроразъемными соединениями и имеют штуцеры для подвода и отвода испытательной жидкой среды внутрь испытуемого образца трубы, уплотнения размещены в торцевых крышках, а на упомянутых тягах выполнены места для наклейки тензорезисторных датчиков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2