一種腐蝕環(huán)境下金屬材料彎曲疲勞及涂層檢測實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種腐蝕環(huán)境下金屬材料彎曲疲勞及涂層檢測實(shí)驗(yàn)方法及裝置，更具體地說，它提出了一種在腐蝕環(huán)境下進(jìn)行彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)和檢測涂層完整性的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在金屬材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，需要對(duì)鉆井作業(yè)過程中經(jīng)常用于旋轉(zhuǎn)彎曲作業(yè)的設(shè)備、管道、裝置所用金屬材料及其表面涂層進(jìn)行腐蝕環(huán)境下的彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)金屬材料及其表面涂層在對(duì)稱反復(fù)交變的彎曲應(yīng)力、腐蝕環(huán)境工況下進(jìn)行優(yōu)選和適用性評(píng)價(jià)。目前國內(nèi)外彎曲應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)方法一般是在室內(nèi)環(huán)境下利用彎曲疲勞試樣機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)，不能模擬實(shí)際鉆井作業(yè)中腐蝕環(huán)境下，金屬材料在彎曲應(yīng)力作用下所引起的力學(xué)性能損傷，也無法實(shí)現(xiàn)涂層在實(shí)際作業(yè)過程中的彎曲疲勞破壞，從而使得評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)場結(jié)果相差較大，無法提供可靠依據(jù)來對(duì)金屬材料進(jìn)行優(yōu)選和評(píng)價(jià)。
[0003]在鉆井過程中，大多設(shè)備、裝置所用金屬材料都是在一定腐蝕環(huán)境、一定應(yīng)力狀態(tài)下服役的。目前這類實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)在學(xué)術(shù)上和工程技術(shù)上具有極其重要的價(jià)值，由于缺乏相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法和裝置，導(dǎo)致相應(yīng)的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)不能進(jìn)行。常規(guī)的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)是在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行的，無法模擬腐蝕環(huán)境下的彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)，因而評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際工況相差甚遠(yuǎn)，這不僅無法達(dá)到對(duì)金屬材料進(jìn)行合理優(yōu)選和評(píng)價(jià)的目的，還會(huì)給現(xiàn)場施工帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失甚至傷亡事故。目前，常規(guī)的彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)方法主要存在3點(diǎn)不足:
[0004](A)無法保證試樣在腐蝕環(huán)境下實(shí)現(xiàn)彎曲疲勞；
[0005](B)對(duì)于金屬材料的表面涂層來說，實(shí)際作業(yè)環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境的差距較大，試驗(yàn)結(jié)果不能充分說明涂層的耐腐蝕耐疲勞特性；
[0006](C)只能觀察試樣本身是否發(fā)生斷裂，現(xiàn)用試驗(yàn)儀器無法檢測金屬材料表面涂層是否發(fā)生損壞。
[0007]為解決常規(guī)彎曲疲勞試驗(yàn)不能模擬現(xiàn)場實(shí)際工況的問題，本發(fā)明借助彎曲疲勞試樣機(jī)，提出并設(shè)計(jì)了模擬腐蝕環(huán)境的裝置，形成了適用于腐蝕環(huán)境下的彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)方法，能夠很好的解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠模擬腐蝕環(huán)境的
目.ο
[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠檢測材料疲勞性能及其涂層完整性的裝置，實(shí)現(xiàn)在腐蝕環(huán)境在中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0010]一種腐蝕環(huán)境下的金屬材料彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括彎曲疲勞試樣機(jī)軸座(1)、普通試樣(3)、腐蝕介質(zhì)(4)、腐蝕介質(zhì)存儲(chǔ)裝置(5)、螺母(8)、彈簧夾(9)、絕緣橡膠圈(10)、封口閥(11)、腐蝕介質(zhì)注入口(12)、腐蝕介質(zhì)容器(13);所述的普通試樣(3)通過螺母(8)、彈簧夾(9)、絕緣橡膠圈(10)與腐蝕介質(zhì)容器(13)連接；所述的腐蝕介質(zhì)容器(13)兩端通過螺紋與彈簧夾(9)連接；所述的封口閥(11)通過螺紋與腐蝕介質(zhì)容器(13)連接，堵住腐蝕介質(zhì)注入口(12);將安裝好腐蝕介質(zhì)存儲(chǔ)裝置(5)的試樣加載在彎曲疲勞試樣機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0011]—種腐蝕環(huán)境下的金屬材料涂層檢測實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括彎曲疲勞試樣機(jī)軸座(1)、帶涂層試樣(2)、腐蝕介質(zhì)(4)、腐蝕介質(zhì)存儲(chǔ)裝置(5)、電刷(6)、計(jì)時(shí)器(7)、螺母(8)、彈簧夾(9)、絕緣橡膠圈(10)、封口閥(11)、腐蝕介質(zhì)注入口(12)、腐蝕介質(zhì)容器(13);所述的帶涂層試樣(2)通過螺母(8)、彈簧夾(9)、絕緣橡膠圈(10)與腐蝕介質(zhì)容器(13)連接；所述的腐蝕介質(zhì)容器(13)兩端通過螺紋與彈簧夾(9)連接；所述的封口閥(11)通過螺紋與腐蝕介質(zhì)容器(13)連接，堵住腐蝕介質(zhì)注入口(12);所述的電刷(6)與計(jì)時(shí)器
(7)通過導(dǎo)線連接，電刷(6)分別輕搭在試樣(2)或普通試樣(3)上和腐蝕介質(zhì)容器(13)上；將安裝好腐蝕介質(zhì)存儲(chǔ)裝置(5)的試樣加載在彎曲疲勞試樣機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0012]使用該裝置進(jìn)行金屬材料彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟是:將絕緣橡膠圈(10)套在普通試樣(3)試驗(yàn)部位的兩端，然后將普通試樣(3)居中放入腐蝕介質(zhì)容器(13)中，將彈簧夾(9)帶缺口的一段朝外沿普通試樣(3)套入，與腐蝕介質(zhì)容器(13)螺紋連接，將螺母(8)裝在彈簧夾(9)上，輕輕擰緊，然后從腐蝕介質(zhì)容器(13)上的腐蝕介質(zhì)注入口
(12)注入腐蝕介質(zhì)，注滿后用封口閥(11)擰緊密封，安裝在彎曲疲勞是樣機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0013]使用該裝置進(jìn)行金屬材料涂層檢測的具體操作步驟是:將絕緣橡膠圈(10)套在帶涂層試樣(2)試驗(yàn)部位的兩端，然后將帶涂層試樣(2)居中放入腐蝕介質(zhì)容器(13)中，將彈簧夾(9)帶缺口的一段朝外沿帶涂層試樣(2)套入，與腐蝕介質(zhì)容器(13)螺紋連接，將螺母(8)裝在彈簧夾(9)上，輕輕擰緊，然后從腐蝕介質(zhì)容器(13)上的腐蝕介質(zhì)注入口
[12]注入腐蝕介質(zhì)，注滿后用封口閥(11)擰緊密封，安裝固定在彎曲疲勞試樣機(jī)軸座(1)上，將一個(gè)電刷(6)與帶涂層試樣(2)的裸露部分連接，另一個(gè)電刷(6)與腐蝕介質(zhì)容器
[13]連接，然后在較低彎曲應(yīng)力載荷下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄試驗(yàn)結(jié)果。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要包括2個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0015](A)實(shí)現(xiàn)了試樣的疲勞試驗(yàn)可以在腐蝕環(huán)境中進(jìn)行，使得試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步接近金屬材料的實(shí)際作業(yè)環(huán)境；
[0016](C)雖然有時(shí)試樣不會(huì)發(fā)生斷裂，但其表面涂層可以已經(jīng)被破壞，利用破裂后導(dǎo)電的特性實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料涂層的檢測。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)驗(yàn)方法對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，本發(fā)明包含所有能夠?qū)崿F(xiàn)該方法的實(shí)驗(yàn)裝置，不僅限于附圖所示結(jié)構(gòu)，該裝置不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
[0018]圖1是實(shí)現(xiàn)金屬材料疲勞強(qiáng)度測試的主要裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是實(shí)現(xiàn)材料涂層抗彎曲疲勞性能的主要裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是實(shí)現(xiàn)兩種試驗(yàn)所用試樣的示意圖。
[0021]圖4是實(shí)現(xiàn)材料涂層抗彎曲疲勞性能測試的具體零件示意圖。
[0022]圖5是彈簧夾結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6是在有、無腐蝕環(huán)境下實(shí)驗(yàn)所得的金屬材料的彎曲疲勞強(qiáng)度對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參閱圖1、圖2所示，本發(fā)明中一種腐蝕環(huán)境下的彎曲疲勞及涂層檢測實(shí)驗(yàn)裝置，主要包括彎曲疲勞試樣機(jī)軸座(1)、帶涂層試樣(2)、普通試樣(3)、腐蝕介質(zhì)(4)、腐蝕介質(zhì)存儲(chǔ)裝置(5)、電刷(6)、計(jì)時(shí)器(7)、螺母(8)、彈簧夾(9)、絕緣橡膠圈(10)、封口閥(11)、腐蝕介質(zhì)注入口(12)、腐蝕介質(zhì)容器(13);所述的彎曲疲勞試樣機(jī)軸座(1)之間的距離要足夠大，保證腐蝕介質(zhì)存儲(chǔ)裝置(4)和電刷(5)順利安裝并進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)；所述的試樣(2)是帶有涂層的彎曲疲勞試樣；所述的腐蝕介質(zhì)存