一种抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法

1.一种抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，所述方法应用于带压力环的抗硫化氢应力腐蚀试验自动加载系统，其特征在于，包括步骤：
步骤(1)：确定应力环初始高度H1，设定目标加载载荷P，并设定应力环目标形变的允许误差范围；
步骤(2)：对应力环第一次加压，直至压力环承受的压力值为P停止加压，此时测得应力环高度H2；
步骤(3)：第一次加压结束后，固定应力环形变量，此时测得应力环高度H3；
步骤(4)：对应力环第二次加压，直至压力环承受的压力值为P1停止加压，此时测得应力环高度2H2-H3；
步骤(5)：第二次加压结束后，固定应力环形变量，此时测得应力环高度H4；
步骤(6)：若H4与H2的误差在允许误差范围内，加载完成；若H4与H2的误差超出允许误差范围，继续进行“加压、加压结束、测量应力环高度”过程，直至加压结束后应力环高度与H2的误差在允许误差范围内，加载完成。
2.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，其特征在于，步骤(2)中，采用压力传感器检测应力环承受的压力值。
3.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，其特征在于，步骤(3)中，旋紧位于应力环上端面且与应力环上端面接触的螺母以固定应力环形变量。
4.根据权利要求3所述的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，其特征在于，步骤(3)中，采用中选用定距扳手旋紧螺母。
5.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，其特征在于，步骤(5)中，旋紧位于应力环上端面且与应力环上端面接触的螺母以固定应力环形变量。
6.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，其特征在于，步骤(4)中，采用压力传感器检测应力环承受的压力值。
7.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，其特征在于，允许误差范围是指加压结束后应力环高度与与H2之间的误差不超过H2的5％。
8.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，其特征在于，步骤(6)中的继续进行“加压、加压结束”，每一次加压结束后的应力环高度和H2之间的误差确定下一次加压的目标载荷。
9.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，其特征在于，步骤(6)中的继续进行“加压、加压结束”，第三次加压的目标载荷为：

一种抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法。\n背景技术\n[0002] 目前，在石化行业，随着高硫高酸原油加工量的增加，硫化氢对设备的腐蚀也愈加严重，已成为石化行业较为突出的问题。特别是硫化氢应力腐蚀开裂所引起的事故往往是突发的、灾难性的。因此，开展硫化氢应力腐蚀的相关研究对于确保石化设备的安全运转以及提高石化行业的生产效率具有重要的理论和实际意义。\n[0003] 应力环是为满足美国腐蚀工程师协会标准NACE TM0177-2005中方法A（即恒负荷拉伸试验法，实验采用饱和的硫化氢水溶液中浸泡）而专门设计的。通常应力环采用精密机械加工，用合金钢制造。使用时，采用标准的扳钳调整螺栓和螺母来快速、方便地改变应力环上的拉伸力。\n[0004] 应力环的形变与载荷对应关系线性度极高，NACE TM0177标准要求载荷误差不高于2%。\n[0005] 然而在实际加载中，随着载荷的增加，扳钳所施加的扭矩也越来越大。当离目标形变接近时，扳钳所需的扭矩几乎达到最大值。操作工人在施加大扭矩的情况下，同时要以极慢的速度逼近理论形变，此时的操作难度相当大。当需要试验一批试样时，还会出现加载载荷波动的情况，影响试验结果。\n[0006] 在自动加载时，通过压板直接给应力环加压，从而使应力环产生形变。然而当压板撤回时，应力环压力释放，由于螺母与试件、螺杆与螺母，以及螺母与应力环之间都存在间隙，因此在骤然受力后，压力环的形变将不能保持，而会变小。其结果是，实际加载压力小于目标加载压力。\n[0007] 因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法。\n发明内容\n[0008] 为了解决上述问题，本发明提供了一种抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，可以克服应力环加载时操作难度大且会发生载荷波动，从而做到精确加载；同时实现方式简易可行，安全可靠。\n[0009] 为达到上述目的，本发明的构思是在抗硫化氢应力腐蚀试验自动加载系统上，采用多次加载方法，利用传感器等检测部件将位移转变为压力通过加压、检测、测量计算等环节，得到每次需要补偿的压力值，从而得到最终精确的目标载荷值。\n[0010] 本发明提供的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，应用于带压力环的抗硫化氢应力腐蚀试验自动加载系统，该系统包括机架、传动加压机构和应力环定位板，其中：应力环定位板水平置于机架底部，传动加压机构位于机架内且垂直置于应力环定位板上方，传动加压机构包括：步进电机、同步带传动机构、竖直驱动机构和联接加压机构，步进电动机固定置于机架上部并与同步带传动机构的一端相连，同步带传动机构的另一端与竖直驱动机构相连接，竖直驱动机构竖直转动设置于机架上部，联接加压机构固定设置于竖直驱动机构下端且位于待测应力环上方，包括步骤：\n[0011] 步骤（1）：确定应力环初始高度H1，设定目标加载载荷P，并设定应力环目标形变的允许误差范围；\n[0012] 步骤（2）：对应力环第一次加压，直至压力环承受的压力值为P停止加压，此时测得应力环高度H2；\n[0013] 步骤（3）：固定应力环形变量，停止加压，第一次加压结束，此时测得应力环高度H3；\n[0014] 步骤（4）：对应力环第二次加压，直至压力环承受的压力值为P1停止加压，此时测得应力环高度2H2-H3；\n[0015] 步骤（5）：固定应力环形变量，停止加压，第二次加压结束，此时测得应力环高度H4；\n[0016] 步骤（6）：若H4与H2的误差在允许误差范围内，加载完成；若H4与H2的误差超出允许误差范围，继续进行“加压、加压结束、测量应力环高度”过程，直至加压结束后应力环高度与H2的误差在允许误差范围内，加载完成。\n[0017] 进一步地，步骤（2）中，采用压力传感器检测应力环承受的压力值。\n[0018] 进一步地，步骤（3）中，旋紧位于应力环上端面且与应力环上端面接触的螺母以固定应力环形变量。\n[0019] 进一步地，步骤（3）中，采用中选用定距扳手旋紧螺母。\n[0020] 进一步地，步骤（5）中，旋紧位于应力环上端面且与应力环上端面接触的螺母以固定应力环形变量。。\n[0021] 进一步地，步骤（4）中，采用压力传感器检测应力环承受的压力值。\n[0022] 进一步地，允许误差范围是指加压结束后应力环高度与与H2之间的误差不超过H2的5%。\n[0023] 进一步地，步骤（6）中的继续进行“加压、加压结束”，每一次加压结束后的应力环高度和H2之间的误差确定下一次加压的目标载荷。\n[0024] 进一步地，步骤（6）中的继续进行“加压、加压结束”，第三次加压的目标载荷为：\n[0025] 本发明提供的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法在硫化氢应力腐蚀试验自动加载系统上，多次加载，利用传感器等检测部件将位移转变为压力通过加压、检测、测量计算等环节，得到每次需要补偿的压力值，从而得到最终精确的目标载荷值，能够快速平稳地加载得到目标加载压力，具有定位准确，省时高效，可靠性高，实用性强的特点，可以满足一系列硫化氢应力腐蚀试验的需要。\n[0026] 下面结合附图，对本发明的实施例进行说明。\n附图说明\n[0027] 图1为本发明的一个较佳实施例中的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法的示意图。\n[0028] 图2为本发明的一个较佳实施例中的抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法的变形-载荷图。\n具体实施方式\n[0029] 以下结合附图对本发明较佳实施例的技术方案作进一步描述。\n[0030] 在本实施例中，抗硫化氢应力腐蚀试验加载方法，包括以下步骤：\n[0031] （1）确定初始位置：应力环初始高度为H1，设定目标加载载荷为P；\n[0032] （2）第一次加压：系统压块在电机带动下压向应力环上表面，直至压力传感器检测的压力值为P才停止加压，此时测得应力环高度为H2，应力环形变为H1-H2，应力环在有效范围内为线性刚度，则由载荷处的应力环变形可得应力环刚度为：\n[0033] \n[0034] （3）第一次加压结束：旋紧螺母，然后压块回退，第一次加压结束。\n[0035] 进一步地，步骤（3）中选用定距扳手旋紧螺母。\n[0036] 由于螺栓螺母之间存在间隙，并且应力环受力后变形的诸多因素的影响，加压结束后，应力环会回弹；测得回弹后，应力环高度为H3；根据载荷-变形图，可知，此时应力环变形对应的所受载荷P’小于设定的目标加载载荷P，应力环变形量误差为：\n[0037] Δx=H3-H2。\n[0038] （4）第二次加压\n[0039] 此时的应力环变形量未达到H2，距离H2还差Δx，为此，电机带动压块应对应力环再向下压Δx。由于在大载荷下，整个系统受力都产生变形。因此难以控制电机的位移量来达到应力环真正的形变。故而将位移转变为压力。根据变形-载荷图，可知，为了对应力环再向下压Δx，使应力环的变形量将达到H2+Δx，此时所对应的加载载荷P1，由应力环刚度可计算得到：\n[0040] \n[0041] 故而，电机应带动压块压至加载载荷P1为止，此时所对应的应力环高度为2H2-H3，此时的应力环形变为：2H2-H3-H1。\n[0042] （5）第二次加压结束\n[0043] 旋紧螺母，然后压块回退，第二次加压结束。\n[0044] 由于螺栓螺母之间存在间隙，及试件受拉后变形的诸多因素的影响，在此载荷的作用下，应力环会回弹，测得此时的应力环高度为H4。\n[0045] 此时应力环变形所受载荷与第一次加压回退后变形所受载荷相比，略大一些，但非常接近。因此在目标载荷P不大的情况下，这两者之间的差别很小，所造成的应力环变形量误差也很小。\n[0046] 在相同的载荷下，应力环所发生的回弹也一致。因此第二次加压结束后，回弹距离和第一加压后的回弹距离相同，H4≈H2，导致加压结束后应力环回弹至目标高度H2。完成了加压目标。\n[0047] 进一步地，当目标载荷较大的情况下，第一次加压后与第二次加压后，应力环所受载荷相差较大，因此应力环的回弹也不相同，H4>H2，会导致加压结果有较大的偏差。此时可进行第三次加压。\n[0048] 第三次加压的情况与第一、第二次类似。不同的是此时的目标载荷为：\n[0049] \n[0050] 加压结束后应力环回弹至目标高度H2。完成了加压目标。\n[0051] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。