专利名称：一种油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种试验装置，尤其涉及一种腐蚀模拟试验装置。
背景技术：
缝隙腐蚀是发生在金属与金属或者金属与非金属之间缝隙处的一种局部腐蚀形态，它是在电解质存在条件下，由于缝隙内介质迁移受到阻滞而产生的。在油气开采中，油管与油管之间或者是进行直连式连接，或者是通过接箍进行连接，在管与管之间或管与接箍之间的接头部位不可避免地形成很小的缝隙，当管内的腐蚀性液体进入这些缝隙时容易发生缝隙腐蚀。因此缝隙腐蚀是导致油井管螺纹接头失效的一种常见腐蚀。此外，有些接箍为了防止粘扣还会进行镀铜等表面处理，从而形成异种金属接触，这时不仅存在缝隙腐蚀还会发生电偶腐蚀。关于缝隙腐蚀性能评价方法，目前已形成了国际和国家标准，如ASTM G48-03和GB/T 10127，对缝隙腐蚀试验方法做了详细规定试验采用两个聚四氟乙烯圆棒将不锈钢片状试样夹在中间并用橡胶O型圈固定，浸入一定浓度的FeCl3和HCl混合溶液，一定时间后根据试样的失重、缝隙部位腐蚀深度、点蚀深度等进行评定。试验在常压下进行，最高温度50°C。在油气开采工业中，油井管一般都处于高温高压的腐蚀性服役环境中，井下最高温度超过150°C，有些油气井含有很高浓度的腐蚀性气体，如H2S和CO2，气体分压有时会超过lOMPa，在对井下岩层进行酸化处理时油井管还要承受强腐蚀性酸化液的侵蚀，有些油井管接头部位还存在异种金属接触的情况。因此，采用现有的缝隙腐蚀模拟试验装置无法模拟实际服役条件下的腐蚀环境，也无法模拟异种金属耦合条件下的缝隙腐蚀试验，所用试样夹具也不能承受如此苛刻的试验条件，不能对材料在高温高压井下腐蚀环境下的缝隙腐蚀性能进行预测和评价。
发明内容本实用新型的目的是提供一种油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置，该油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置能够完成以下四种情况下的缝隙腐蚀试验(I)高温、高压试验条件下的缝隙腐蚀试验；(2)酸化处理过程中的缝隙腐蚀试验；(3)H2S/C02腐蚀气氛条件下的缝隙腐蚀试验；(4)不同金属接触条件下的缝隙腐蚀试验。根据上述实用新型目的，本实用新型提出了一种油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置，其包括一取自油井管的第一试样，其为矩形片状，所述第一试样的两端在其厚度方向上各开有一通孔；两个取自油井管接头的第二试样，其均为具有一轴向长度的圆柱形，所述第二试样的径向截面为一圆环，所述第二试样在其轴向方向上具有一内端面和外端面，所述两个第二试样分别设于第一试样在厚度方向上的两侧，且两个第二试样的内端面均紧紧地贴合于第一试样上；两个绝缘的压板，其分别对应设于所述各第二试样的外端面的外侧，所述各压板上均开有一中心螺孔，所述各压板的两端还各开有一与所述通孔对应的螺栓孔；两个绝缘的螺钉，其分别与各中心螺孔对应连接，所述各螺钉的圆形头部分别顶紧地贴合各第二试样的外端面；两根螺栓，其分别对应穿设于位于同侧的通孔和螺栓孔内，所述螺栓的两端分别与一螺母螺纹连接，各螺母设于所述压板的外侧。采用本技术方案进行缝隙腐蚀模拟试验的具体步骤如下(I)采样从油井管上切取一个矩形的第一试样以及从油井管接头取两个圆柱形，径向截面为圆环的第二试样；(2)将试样装载到模拟试验装置上首先将两个第二试样置于第一试样在厚度方向上的两侧；接着，将两个螺钉分别旋入两个压板的中心螺孔上，并用两个螺钉的圆形头部分别顶紧两个第二试样的外端面，使得两个第二试样的内端面牢牢地贴紧第一试样的表面；随后用两个螺栓分别贯穿位于同侧的第一试样的通孔和两个压板的螺栓孔，并且用螺母在各螺栓两端固定并旋紧，使压板保持一定的形变，从而将第二试样压紧在第一试样的两侧，进而完成试样的装载；(3)设置试验环境进行试验根据油井管接头实际的服役环境，设置试验环境，并将装载好的试样放置在试验环境，让其腐蚀一定的时间；(4)取出试样，并对试样进行分析将试样从试验环境中取出，并对其进行清洗；然后测量第一试样与第二试样的腐蚀失重速率、点蚀平均速率，测量第一试样的最深缝隙腐蚀深度，从而对试样的缝隙腐蚀性能进行评价。优选地，在上述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置中，所述螺栓为金属螺栓；两个绝缘套分别对应设于两个金属螺栓与两个通孔之间。用以避免金属螺栓与第一试样之间的缝隙腐蚀对试验产生的干扰。优选地，在上述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置中，所述压板为聚四氟乙烯压板。优选地，在上述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置中，所述螺钉为聚四氟乙烯螺钉。本实用新型所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置，能够真实的模拟油井管接头实际服役环境，由于采用了耐高温、耐腐蚀材料，从而可以开展高温高压、强腐蚀介质、CO2和H2S以及不同金属接触共存条件下的腐蚀试验，进而能够对材料在实际服役环境中的缝隙腐蚀性能进行评价和预测。
图I是本实用新型所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置在一种实施方式下的结构示意图。图2是本实用新型所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置在一种实施方式下的使用状态示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本实用新型所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置做进一步的详细说明。13Cr不锈钢油管螺纹接头在井下介质中的缝隙腐蚀模拟试验。13Cr不锈钢油管采用接箍进行连接，接箍材质与管体相同，但接箍内表面镀铜，因此接头部位的缝隙腐蚀可能会由于不同金属之间的电偶腐蚀效应而加剧。试验步骤如下(I)米样从13Cr不锈钢油管上加工50mmX25mmX3mm的矩形片状第一试样，第一试样两端各钻直径8_的通孔，第一试样表面逐级打磨至600号砂纸，然后进行脱脂、清 洗、称重。用黄铜加工两个外径12mm、内径6mm、厚5mm的圆柱形,径向截面为环形的第二试样，表面同样打磨至600号砂纸，然后进行脱脂、清洗、称重。(2)将试样装载到模拟试验装置上图I显示了本实用新型所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置在本实施例中的结构。如图I所示，首先将两个第二试样2置于第一试样I在厚度方向上的两侧；接着，将两个螺钉4分别旋入两个压板3的中心螺孔上，并用两个螺钉4的圆形头部分别顶紧两个第二试样2的外端面，使得两个第二试样2的内端面牢牢地贴紧第一试样I的表面；随后将两个绝缘套6对应设于第一试样I两端的两个通孔内，再将两个螺栓5分别贯穿位于同侧的设置在第一试样I的通孔内的绝缘套6和两个压板3的螺栓孔，并且用螺母7在各螺栓5两端固定并旋紧，使压板3保持一定的形变，从而将第二试样2压紧在第一试样I的两侧，进而完成试样的装载。(3)设置试验环境进行试验图2显示了本实用新型所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置在本实施例中的使用状态。如图2所示，装载着试样的模拟试验装置21放置于高压釜23中的支架22上，高压釜盖28压设于高压釜23上，并且高压釜盖28与高压釜23密封，高压釜23与高压釜盖28所用材质均为耐高温、高腐蚀的C276哈氏合金。进气管25、搅拌轴26、热电偶27依次设于高压釜盖28上，并贯穿高压釜盖28伸向高压釜23内部。腐蚀溶液24根据油气井下介质成分配制Cr 100000ppm, HCO3^ 433ppm, SO42+ 1300ppm, Ca2+ 14300ppm, Na+ bal.。腐蚀溶液24的液面高于模拟试验装置21至少15cm。试验时，通过进气管25往高压釜23内通入高纯氮气进行除氧。除氧后加热至150°C，然后通过进气管25加入CO2,分压为5. OMPa0高压釜23内溶液通过搅拌轴26搅拌，模拟管内流体流动对接头部位缝隙腐蚀的影响。试验时间为30天。(4)取出试样，并对试样进行分析将试样从高压釜中取出，清洗去除表面腐蚀产物，拍照，分别测量并计算第一试样与第二试样的腐蚀失重速率、点蚀平均速率，测量第一试样的最深缝隙腐蚀深度，从而对试样的缝隙腐蚀性能进行评价。要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于，包括 一取自油井管的第一试样，其为矩形片状，所述第一试样的两端在其厚度方向上各开有一通孔； 两个取自油井管接头的第二试样，其均为具有一轴向长度的圆柱形，所述第二试样的径向截面为一圆环，所述第二试样在其轴向方向上具有一内端面和外端面，所述两个第二试样分别设于第一试样在厚度方向上的两侧，且两个第二试样的内端面均紧紧地贴合于第一试样上; 两个绝缘的压板，其分别对应设于所述各第二试样的外端面的外侧，所述各压板上均开有一中心螺孔，所述各压板的两端还各开有一与所述通孔对应的螺栓孔； 两个绝缘的螺钉，其分别与各中心螺孔对应连接，所述各螺钉的圆形头部分别顶紧地贴合各第二试样的外端面； 两根螺栓，其分别对应穿设于位于同侧的通孔和螺栓孔内，所述螺栓的两端分别与一螺母螺纹连接，各螺母设于所述压板的外侧。
2.如权利要求I所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于，所述螺栓为金属螺栓；两个绝缘套分别对应设于两个金属螺栓与两个通孔之间。
3.如权利要求I或2所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于，所述压板为聚四氟乙烯压板。
4.如权利要求I或2所述的油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于，所述螺钉为聚四氟乙烯螺钉。
专利摘要本实用新型公开了一种油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置，其包括一取自油井管的第一试样，其为矩形片状，第一试样的两端在其厚度方向上各开有一通孔；两个取自油井管接头的第二试样，其均为圆柱形，且径向截面为一圆环，两个第二试样分别设于第一试样在厚度方向上的两侧，并且紧紧地贴合于第一试样上；两个绝缘的压板，其分别对应设于各第二试样的外侧，各压板上均开有一中心螺孔，各压板的两端还各开有一与通孔对应的螺栓孔；两个绝缘的螺钉，其分别与各中心螺孔对应连接，各螺钉的圆形头部分别顶紧地贴合各第二试样；两根螺栓，其分别对应穿设于位于同侧的通孔和螺栓孔内，螺栓的两端分别与一螺母螺纹连接，各螺母设于压板的外侧。
文档编号G01N17/00GK202433287SQ20112055687
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者周庆军, 张忠铧, 杨建强, 王炜, 陈红星 申请人:宝山钢铁股份有限公司