专利名称：一种模拟高压管汇的冲蚀试验机的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种冲蚀试验机，尤其是这样一种模拟高压管汇的冲蚀试验机，其用于模拟试验高压管件在高压力条件下的磨损冲蚀性能。
背景技术：
在油气田增产作业时，通常采用酸化压裂技术，酸化压裂作业中用到的高压流体控制元件通常要承受住高达IOOMPa以上的压力，元件承受极大的内应力同时，还要承受高速流动的含沙酸液的冲蚀与腐蚀，因此，在工作过程中高压流体控制元件极易破坏，导致管内高压流体外泄，造成生产事故。目前，由于很难对IOOMPa以上的高压作业工况进行真实模拟试验，因此，公知的冲蚀机没有考虑试样在受如此高的拉压应力条件下的冲蚀试验。公知技术中，在试验试样的冲蚀性能时，只是将试样置于冲蚀流体下冲蚀，而酸化压裂中的高压流体控制元件承受的是高达IOOMI5a压力的含沙酸液的冲蚀作用，试样在承受了极高的应力作用后又受流体冲蚀，其工况与受简单的冲蚀作用明显不同。由于公知的冲蚀机在做试样冲蚀试验时，试样仅受冲蚀，而不承受高压，因此，目前，公知技术对酸化压裂作业中的部件失效机理缺乏可靠的试验支持，导致无法深入研究，严重影响了施工进度，并造成了安全隐患。有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机，以有效地模拟高压管件的冲蚀磨损情况，得到可靠的试验数据。
发明内容
本发明目的在于提供一种冲蚀机，尤其是一种模拟高压管汇的冲蚀试验机，能对半圆形管件施加轴向与环向拉应力和喷射高速冲蚀液，模拟高压管件实际工况中所受的应力和冲蚀作用，以弥补对石油增产作业中的酸化压裂条件下高压管件冲蚀磨损性能缺乏试验研究的现状。为此，本发明提出一种模拟高压管汇的冲蚀试验机，其至少包括高速射流循环系统，其具有供液装置，以及与所述供液装置相连接的喷嘴；试验机主机，其至少具有基架，设置在所述基架上的水槽、试样装夹机构和支架；其中，所述试样装夹机构能摆动地与所述支架相连接，试样固定在所述试样装夹机构内，所述喷嘴能对所述试样进行冲蚀喷射；所述水槽设置在所述支架下部，收集由所述试样装夹机构排出的冲蚀液；所述支架和所述喷嘴至少其中之一能移动地设置在所述基架上。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述试样装夹机构具有一箱体，固定在所述箱体内的试样支撑件；所述试样抵靠所述试样支撑件，并与所述箱体固定连接； 两环向拉伸板对应设置在所述试样支撑件的两侧，两所述环向拉伸板相对应的一端能分别在厚度方向与所述试样的侧壁固定连接，一轴向拉伸板的一端能与所述试样的顶面固定连接，所述轴向拉伸板、两所述环向拉伸板的另一端分别连接一施力机构，所述轴向拉伸板、两所述环向拉伸板能转动地与所述箱体固定连接，构成向所述试样施加拉力的施力杠杆。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述箱体为一个有底柱状体，其顶部设有一上盖板，与所述试样支撑件相对应的前侧壁上设有开口，所述喷嘴能伸入所述开如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，一上支撑板设置在所述上盖板上部，并具有贯穿所述上盖板延伸至所述箱体内的第一固定部，所述轴向拉伸板与所述第一固定部能转动地固定连接。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，一前支撑板设置在所述箱体的外侧，并对应于所述试样支撑件，所述前支撑板具有贯穿所述箱体的前支撑板延伸至所述箱体内的第二固定部和第三固定部，两个所述环向拉伸板分别与所述第二、第三固定部能转动地固定连接；所述前支撑板上设有与所述箱体前侧壁上设置的开口相匹配的开槽。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述箱体内还设有三个与所述轴向拉伸板、两所述环向拉伸板相对应的支撑台；所述施力机构包括分别贯穿并支撑于所述支撑台的三个液压螺栓拉伸器，以及与所述液压螺栓拉伸器相连接的液压泵，三个所述液压螺栓拉伸器分别与所述轴向拉伸板、两个所述环向拉伸板相连接。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述支架能移动地设置在所述基架上；所述支架包括一底板，两个对应设置在所述底板上部的支座，所述箱体的两相对应侧分别通过耳轴与所述支座能摆动地相连接；所述支架的下部设有能将所述支架固定在所述基架规定位置的固定机构。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述基架上方设有两条水平导轨， 所述支架能移动地设置在所述导轨上；所述固定机构具有沿所述底板向下延伸的固定侧板，以及一穿过所述固定侧板能抵顶于所述导轨的位置紧定螺栓。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述箱体的侧壁上设有一个以上的定位孔，所述支座上设有能与所述定位孔相对应的通孔，一固定销能穿过所述通孔并插置于所述定位孔内，从而将所述箱体固定在规定的位置。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述基架上设有固定架，所述喷嘴能上、下调节地设置在所述固定架上。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述基架上设有轨道，所述固定架能移动地设置在所述轨道上，以调节所述喷嘴与所述试样的距离，且所述固定架的下部设有能将所述固定架固定在所述基架规定位置的固定装置。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述试样为半圆形管件，所述试样支撑件具有与所述箱体相连接的安装部，所述安装部远离所述喷嘴的一侧凸设有与所述半圆形管件相配合的凸圆弧形支撑部，所述支撑部中间设有冲蚀液槽。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述供液装置包括储液罐，连接在所述喷嘴和储液罐之间的压加泵，所述储液罐与所述水槽相连接，以回收由所述试样装夹机构排出的冲蚀液。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述试样装夹机构外部设有一保护罩，所述保护罩与所述水槽固定连接。如上所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其中，所述上盖板小于所述箱体的底部面积，且所述上盖板与所述箱体侧壁之间设有加强筋；且所述试样装夹机构外部设有一保护罩，所述保护罩与所述水槽固定连接。本发明的特点和优点是本发明提出的模拟高压管汇的冲蚀试验机能够在试验室中，通过液压螺栓拉伸器控制调整拉力的大�。啥园朐残胃哐怪惫苁匝┘痈叽颕OOMPa的轴向与环向拉应力，来模拟在酸化压裂中，实际工况下的冲蚀液对高压应力下的高压管件的冲蚀磨损情况，对施工部件的失效机理提供可靠的试验支持，以减少生产中的安全隐患，提高施工进度。本发明通过超高压的液压泵带动三个液压螺栓拉伸器可以对轴向拉伸板和两个环向拉伸板施加大约10吨的拉力，轴向拉伸板和两个环向拉伸板分别相对于销轴转动，利用杠杆原理，所述轴向拉伸板和两个环向拉伸板的端部分别对与之固定连接的试样施加轴向和周向拉力，该拉力足以使1000平方毫米截面积的试样产生IOOMPa的拉应力，在该状态下，由喷嘴21对试样5进行冲蚀喷射，含沙酸液以大约20m/s的速度冲击试样。在试验过程，可以根据要求对试样装夹机构任意调节角度与水平位置，喷嘴可任意调节上下位置。借助于本发明的结构，能够由数据采集系统实时采集试验过程中的各种数据，对试样在高应力状态下的耐冲蚀、磨损性能进行分析，以对试样在此工况下的失效机理进行深入的研究。本发明的冲蚀试验机能够在试验室中，通过改变试验条件，即通过液压螺栓拉伸器控制调整对试样的拉力大�。拱朐残胃哐怪惫苁匝惺芨叽颕OOMPa的轴向与环向拉应力；通过调整试样装夹机构与支架的角度关系来调整试样的角度，通过将支座或支撑喷嘴的固定架设置在基架的不同位置，从而使试样(高压管件)受到高压含沙酸化液体不同方向和速度的冲蚀，有效地模拟了高压管件在酸化压裂工况条件下的冲蚀磨损，对施工部件的失效机理提供可靠的试验支持，以减少生产中的安全隐患，提高施工进度。
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，图1是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机结构示意图；图2是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机主机结构示意图；图3是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的试样装夹机构立体结构示意图；图4是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的试样装夹机构后视示意图；图5是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机去除箱体后的试样装夹机构结构示意图；图6是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的试样支撑件的立体结构示意图；图7是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的试样支撑件的俯视示意图；图8是固定在本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机内的试样结构示意图。附图标号说明1、试验机主机10、试样装夹机构 101、箱体1010、支撑台1011、上盖板1012、前侧壁1013、开口1014、上支撑板10141、第一固定部 1015、左、右侧壁 1016、前支撑板 10161、第二固
定部
10162、第三固定部10160、开槽1017、耳轴 1018、定位孔
1019、加强筋102、试样支撑件1020、支撑部 1021、安装部
1022、冲蚀液槽103、环向拉伸板1031、1032、1040、销轴
104、轴向拉伸板105、固定销11、基架 110、导轨
12、水槽13、支架131、底板 132、支座
134、固定侧板135、位置紧定螺栓2、高速射流循环系统
20、供液装置201、储液罐202、管路 203、液力泵
21、喷嘴 3、施力机构 30、液压泵
31、32、33、液压螺栓拉伸器 4、保护罩5、试样
51、螺纹孔 52、通孔, 6、固定架60、固定管
61、调节杆 62、固定套 63、紧固螺栓
具体实施例方式本发明提出的模拟高压管汇的冲蚀试验机，至少包括高速射流循环系统，其具有供液装置，与所述供液装置相连接的喷嘴；试验机主机，其至少具有基架，设置在所述基架上的水槽、试样装夹机构和支架；其中，所述试样装夹机构能摆动地与所述支架相连接，试样固定在所述试样装夹机构内，所述喷嘴能对所述试样进行冲蚀喷射；所述水槽设置在所述支架下部，收集由所述试样装夹机构排出的冲蚀液；所述支架和所述喷嘴至少其中之一能移动地设置在所述基架上。本发明通过试样装夹机构对试样施加较高的拉力，在试验过程中方便地调节试样与喷嘴的空间位置，从而获得试样在高应力条件下处于不同位置、角度时承受冲蚀液的冲蚀磨损性能。此外，本发明的试验机能够方便地回收并循环使用喷嘴喷射出的冲蚀液，降低了试验成本。进一步，所述试样装夹机构具有一箱体，固定在所述箱体内的试样支撑件；所述试样抵靠所述试样支撑件，并与所述箱体固定连接；两环向拉伸板对应设置在所述试样支撑件的两侧，两所述环向拉伸板相对应的一端能分别在厚度方向与所述试样的侧壁固定连接，一轴向拉伸板的一端能与所述试样的顶面固定连接，所述轴向拉伸板、两所述环向拉伸板的另一端分别连接一施力机构，所述轴向拉伸板、两所述环向拉伸板能转动地与所述箱体固定连接，构成向所述试样施加拉力的施力杠杆。本发明的冲蚀试验机通过轴向拉伸板、两所述环向拉伸板能够对试样的轴向和周向施加高达10吨的拉力，使试样在承受lOOMI^a的拉应力状态下，受到喷嘴喷射出的高速含沙酸液冲蚀时，获得高压管件的冲蚀磨损情况。由于IOOMI5a压力是极高的压力，在酸化压裂中，这么高的压力作用可压裂石油钻井中的地层岩石。为了保证试验室作业的安全性，减少设备成本，并取得与实际压应力下的管件受冲蚀磨损情况，本发明采用对试样施加拉力作用，模拟实际工况下的流体静压力，然后再用高速流体对试样进行冲蚀，从而获得可靠的试验数据，以深入研究管件的失效机理， 提高生产效率和安全性。一个可行的技术方案是，所述支架能移动地设置在所述基架上；所述支架包括一底板，两个对应设置在所述底板上部的支座，所述箱体的两相对应侧分别通过耳轴与所述支座能摆动地相连接；所述支架的下部设有能将所述支架固定在所述基架规定位置的固定机构。进一步地，所述基架上方设有两条水平导轨，所述支架能移动地设置在所述导轨上；所述固定机构具有一沿所述底板向下延伸的固定侧板，以及一穿过所述固定侧板能抵顶于所述导轨的位置紧定螺栓。另外，所述箱体的侧壁上设有一个以上的定位孔，所述支座上设有能与所述定位孔相对应的通孔，一固定销能穿过所述通孔并插置于所述定位孔内，从而将所述箱体固定在规定的位置。此外，所述基架上设有固定架，所述喷嘴能上、下调节地设置在所述固定架上。在另一个可选的实施例中，还可以在所述基架上设置轨道，所述固定架能移动地设置在所述轨道上，以调节所述喷嘴与所述试样的距离，且所述固定架的下部设有能将所述固定架固定在所述基架规定位置的安装部。本发明的试样为半圆形管件，所述试样支撑件具有与所述箱体相连接的安装部， 所述安装部远离所述喷嘴的一侧凸设有与所述半圆形管件相配合的凸圆弧形支撑部，所述支撑部中间设有冲蚀液槽。所述供液装置包括储液罐，连接在所述喷嘴和储液罐之间的压加泵，所述储液罐与所述水槽相连接，以回收由所述试样装夹机构排出的冲蚀液。为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的具体实施方式
、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。图1是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机结构示意图；图2是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机主机结构示意图；图3是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的试样装夹机构立体结构示意图；图4是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的试样装夹机构后视示意图；图5是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机去除箱体后的试样装夹机构结构示意图；图6是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的试样支撑件的立体结构示意图；图7 是本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机的试样支撑件的俯视示意图；图8是固定在本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机内的试样结构示意图。如图1、图2所示，本发明的模拟高压管汇的冲蚀试验机至少包括高速射流循环系统2，其具有供液装置20，与所述供液装置相连接的喷嘴21 ；试验机主机1，其至少具有基架11，设置在所述基架11上的水槽12、试样装夹机构10和支架13 ；其中，所述试样装夹机构10能摆动地与所述支架13相连接，试样5固定在所述试样装夹机构10内，所述喷嘴21 能对所述试样进行冲蚀喷射；所述水槽12设置在所述支架下部，收集由所述试样装夹机构 10排出的冲蚀液，并通过管路将回收的冲蚀液输送到供液装置20的储液罐201内循环利用。所述支架13和所述喷嘴21至少其中之一能移动地设置在所述基架11上，以便于调整喷嘴21与试样5之间的距离，获取不同位置条件下的试验数据。请配合参见图2-5，在一个可行的技术方案中，所述试样装夹机构10具有一箱体 101，固定在所述箱体101内的试样支撑件102。所述试样5抵靠所述试样支撑件102，其底面并与所述箱体101固定连接。两环向拉伸板103对应设置在所述试样支撑件102的两侧，两所述环向拉伸板103相对应的一端能分别在厚度方向与所述试样5的侧壁固定连接，一轴向拉伸板104的一端能与所述试样5的顶面固定连接，所述轴向拉伸板104、两所述环向拉伸板103的另一端分别连接一施力机构3，所述轴向拉伸板104、两所述环向拉伸板103 能转动地与所述箱体101固定连接，构成向所述试样5施加拉力的施力杠杆。进一步，所述箱体101为一个有底柱状体，在一个具体实施例中，箱体101为矩形， 其顶部设有一上盖板1011，与所述试样支撑件102相对应的前侧壁1012上设有开口 1013， 所述喷嘴21能伸入所述开口 1013。其中，可以将所述上盖板1011设置成小于所述箱体101的底部面积，使上盖板 1011与前侧壁1012之间具有一定的间距，以便于试样5的安装、调整喷嘴21与试样5之间的距离，并能有利于在试验过程中对试样5的冲蚀情况的观察。为了保证箱体101的强度， 在所述上盖板1011与所述箱体101的前侧壁1012之间设有加强筋1019，如图3中所示，在试样5的两侧位置设置了两个加强筋1019。一个可选择的方案是，一上支撑板1014设置在所述上盖板1011上部，并具有贯穿所述上盖板1011延伸至所述箱体101内的第一固定部10141，所述轴向拉伸板104通过销轴1040与所述第一固定部10141能转动地固定连接。一前支撑板1016设置在所述箱体101的外侧，并对应于所述试样支撑件102，所述前支撑板1016具有贯穿所述箱体101的前侧壁1012延伸至所述箱体内的第二固定部 10161和第三固定部10162，两个所述环向拉伸板103分别通过销轴1031、1032与所述第二、第三固定部10161、10162能转动地固定连接；所述前支撑板1016上设有与所述箱体前侧壁1012上设置的开口 1013相匹配的开槽10160。在使用过程中，所述轴向拉伸板104和两个所述环向拉伸板103是以箱体101之间的连接为支点进行转动，由于施加在各拉伸板上的拉力很大，因此连接处易于损坏，为了方便更换和降低设备的维修成本，优选将所述轴向拉伸板104和两个所述环向拉伸板103 分别通过上支撑板1014和前支撑板1016与箱体101相连接，由上支撑板1014和前支撑板 1016对连接轴向拉伸板104和两个所述环向拉伸板103的销轴1031、1032、1040起固定支持作用，当该连接处损坏时，可以将上支撑板1014或前支撑板1016方便地从箱体101上取下进行更换。进一步地，所述箱体101内还设有三个与所述轴向拉伸板104、两所述环向拉伸板 103相对应的支撑台1010。所述施力机构3包括分别贯穿并支撑于所述支撑台1010的三个液压螺栓拉伸器31、32、33，以及与所述液压螺栓拉伸器31、32、33相连接的液压泵30，三个所述液压螺栓拉伸器31、32、33分别与所述轴向拉伸板104、两个所述环向拉伸板103相连接，能分别对所述轴向拉伸板104、两所述环向拉伸板103施力，使轴向拉伸板104、两所述环向拉伸板103分别以第一固定部10141、第二固定部10161和第三固定部10162为支点转动，从而通过各拉伸板与试样5的连接端分别向试样施加轴向和周向的拉力。其中，如图 5所示，例如该支撑台可以设置为匚形，轴向拉伸板104、两个环向拉伸板103的宽度与支撑台1010的开口处相匹配，并能嵌置于其内，该支撑台1010的结构不加以限制，只要能支撑各液压螺栓拉伸器31、32、33就可以。在另一个可选择的方案中，所述支架13能移动地设置在所述基架11上；所述支架 13包括一底板131，设置在所述底板131上部、两个相对应的支座132，所述箱体101的两相
9对应侧分别通过一耳轴1017与所述支座132能摆动地相连接；所述支架的下部设有能将所述支架固定在所述基架11规定位置的固定机构。进一步，所述基架11上方设有两条水平导轨110，所述支架13能移动地设置在所述导轨110上；所述固定机构具有沿所述底板131向下延伸的固定侧板134，以及一穿过所述固定侧板134能抵顶于所述导轨110的位置紧定螺栓135。所述箱体101的侧壁上设有一个以上的定位孔1018，所述支座132上设有能与所述定位孔1018相对应的通孔，一固定销105能穿过所述通孔并插置于所述定位孔1018内， 从而将所述箱体101固定在规定的位置。在可选择的方案中，所述基架11上设有固定架6，所述喷嘴21能上、下调节地设置在所述固定架6上。在另一个可选择的方案中，还可以在所述基架11上设有轨道(图中未示出)，所述固定架6能移动地设置在所述轨道上，以调节所述喷嘴21与所述试样5的距离，且所述固定架6的下部设有能将所述固定架固定在所述基架11规定位置的固定装置。该固定装置的结构可以与上述固定机构类似，也可以采用其它公知的结构，只要能将固定架固定在规定的位置即可。进一步地，如图6、图7所示，为了方便定位呈半圆形管件的试样5，可以将所述试样支撑件102形成为具有与所述箱体101相连接的安装部1021，所述安装部1021远离所述喷嘴21的一侧凸设有与所述半圆形管件相配合的凸圆弧形支撑部1020，所述支撑部1020 中间设有冲蚀液槽1022，由喷嘴21喷射出的冲蚀液穿过冲蚀液槽1022对承受高应力状态下的试样5进行冲蚀。本发明的附图中仅示出了以液压螺栓拉伸器作为施力机构的一种实施方式，但并不限于此，只要能对试样5施加高的轴向和环向拉力的机构都属于发明的保护范围。例如， 所述施力机构还可以采用公知的齿轮齿条机构，即在设置所述液压螺栓拉伸器31、32、33 的位置安装齿轮机构，通过齿轮逐渐啮合上紧以达到施加拉力的作用。通过齿轮齿条间的相互啮合作用，根据公知的齿轮传动定理可知，齿轮一端一个较小的力可使齿轮另一端产生一个较大的力，从而对试样施加高拉力。此外，所述供液装置20包括储液罐201，通过管路202连接在所述喷嘴21和储液罐201之间的液力泵203，所述储液罐与所述水槽12相连接，以回收由所述试样装夹机构 10排出的冲蚀液。为保证试验过程的安全，可以在试验机主机1的外部加装一保护罩4，在一个具体的实施例中，如图1所述，该保护罩4是设置在所述试样装夹机构10的外部，所述保护罩4 的底部四周与所述水槽12的四周固定连接。本发明提出的模拟高压管汇的冲蚀试验机，用于检测管形试样在高应力条件下的磨损性能，该冲蚀试验机由试验机主机1和高速射流循环系统2组成。在一个具体实施例中，该试验机主体1从下到上具有基架11、水槽12、试样装夹机构10、支架13和保护罩4， 其中，所述试样装夹机构10安装于基架11上方的两条平行的水平导轨110上，可沿水平导轨110前后移动到适当位置，通过沿支架13的底板131向下延伸的固定侧板134，以及一穿过所述固定侧板134能抵顶于所述导轨110的位置紧定螺栓135固定。所述的试样装夹机构10具有一箱体101，所述箱体101内设有一块轴向拉伸板104和两块环向拉伸板103组成，所述的轴向拉伸板104和两个环向拉伸板103由三根不同的销轴1040、1031、1032固接于箱体101上。三块所述的拉伸板的一端分别与固定在箱体内并抵靠于试样支撑件102的试样5固定连接，而另一端则分别与三个液压螺栓拉伸器31、32、33相连接，液压螺栓拉伸器31、32、33分别通过固定在箱体101内的三个支撑台1010安装于箱体上，由超高压液压泵30施加拉伸力，通过拉伸板的杠杆作用对试样5施加载荷。上述的水槽12安装于基架 11上，保护罩4与水槽12由螺栓连接，保护整个试样装夹机构10。上述箱体101可由厚钢板焊接而成，具有很高的强度，为各拉伸板104、103及液压螺栓拉伸器31、32、33提供支撑。如图3所示，所述箱体101具有上盖板1011、前侧壁1012、 左、右侧壁1015、上支撑板1014、前支撑板1016、上盖板1011与前侧壁1012之间设置的加强筋1019和液压螺栓拉伸器支撑台1010，前述各部件在连接处均由焊接连接。上支撑板 1014安插于上盖板1011上开设有槽孔中，前支撑板1016安插于前侧壁1012上开设的槽孔中，且上支撑板1014具有延伸至所述箱体101内的第一固定部10141，所述轴向拉伸板104 通过销轴1040与所述第一固定部10141能转动地固定连接；前支撑板1016具有延伸至所述箱体101内的第二固定部10161和第三固定部10162，两个所述环向拉伸板103分别通过销轴1031、1032与所述第二、第三固定部10161、10162能转动地固定连接。上述支架13具有底板131、左、右支座132，沿底板131向下延伸的固定侧板134， 所述的试样装夹机构10通过耳轴1017与支架13相连接，并可绕耳轴1017旋转，旋转至所需角度后，可由固定销105穿过左、右支座132上的通孔并插置于箱体左、右侧壁1015上设置的定位孔1018内，从而将试样装夹机构10固定在规定的角度。通过调节试样装夹机构 10的角度，可以使试样5能在不同冲击角度下受冲蚀，从而能够研究分析不同冲蚀角度对试样5冲蚀的影响。而通过位置紧定螺栓135、固定侧板134使支架13能固定在基架11的不同位置，以调节喷嘴21射出的冲蚀液与试样5之间的距离，达到不同的试验效果。用于支撑喷嘴21的固定架6具有固定管60、调节杆61、固定套62和紧固螺栓63， 其中固定管60可以焊接于基架11上(在另一个实施例中，该固定管60也可能移动地设置在基架11上设置的轨道上，并可以固定在规定的位置)，调节杆61安插于固定管60内，调整适当上下高度后，可由紧固螺栓63固定。所述固定套62可为两半圆形，用于夹持固定喷嘴21。试样5，如图8所示，为半圆形的直管，为便于装夹，在试样5的上下面分别打有5 个螺纹孔51，左右侧面分别打有4个通孔52，所述的试样5上端由5个螺栓与轴向拉伸板 104固定连接，下端由5个螺栓与箱体101固定连接，分别由4个螺钉在厚度方向贯穿试样 5的左右侧壁与两块环向拉伸板103固定连接，而试样5内环面压紧抵靠于试样支撑件102 的支撑部1020。本发明的工作原理是将固定有试样5的试样装夹机构10和喷嘴21固定在基架 11的规定位置，将保护罩4盖合固定在水槽12上。启动超高压的液压泵30带动三个液压螺栓拉伸器31、32、33对轴向拉伸板104和两个环向拉伸板103施加拉力，轴向拉伸板104 和两个环向拉伸板103分别相对于销轴1040、1031、1032转动，利用杠杆原理，所述轴向拉伸板104和两个环向拉伸板103的端部分别对与之固定连接的试样5施加轴向和周向拉力，含沙酸液由液力泵203从储液罐201抽出，并由喷嘴21对试样5进行冲蚀喷射，喷射后的流体由保护罩4和水槽12收集后回流至储液罐201内。在试验过程，可以根据要求对试样装夹机构10任意调节角度与水平位置，喷嘴21可任意调节上下位置。在冲蚀过程中，由数据采集系统实时采集试验过程中的各种数据，并对试样5在高应力状态下的耐冲蚀、磨损性能进行分析，以对试样在此工况下的失效机理进行深入的研究。本发明的冲蚀试验机能够在试验室中，可通过液压螺栓拉伸器31、32、33控制调整对试样5的拉力大�。园朐残胃哐怪惫苁匝┘痈叽颕OOMPa的轴向与环向拉应力；并通过调整试样装夹机构10与支架13的角度关系来调整试样5的角度，通过将支座13或支撑喷嘴21的固定架6设置在基架11的不同位置，从而使试样5受到不同方向和速度的冲蚀，有效地模拟了高压管件在酸化压裂工况条件下的冲蚀磨损，对施工部件的失效机理提供可靠的试验支持，以减少生产中的安全隐患，提高施工进度。 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。
权利要求
1.一种模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述冲蚀试验机至少包括高速射流循环系统，其具有供液装置，以及与所述供液装置相连接的喷嘴；试验机主机，其至少具有基架，设置在所述基架上的水槽、试样装夹机构和支架；其中， 所述试样装夹机构能摆动地与所述支架相连接，试样固定在所述试样装夹机构内，所述喷嘴能对所述试样进行冲蚀喷射；所述水槽设置在所述支架下部，收集由所述试样装夹机构排出的冲蚀液；所述支架和所述喷嘴至少其中之一能移动地设置在所述基架上。
2.如权利要求1所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述试样装夹机构具有一箱体，固定在所述箱体内的试样支撑件；所述试样抵靠所述试样支撑件，并与所述箱体固定连接；两环向拉伸板对应设置在所述试样支撑件的两侧，两所述环向拉伸板相对应的一端能分别在厚度方向与所述试样的侧壁固定连接，一轴向拉伸板的一端能与所述试样的顶面固定连接，所述轴向拉伸板、两所述环向拉伸板的另一端分别连接一施力机构，所述轴向拉伸板、两所述环向拉伸板能转动地与所述箱体固定连接，构成向所述试样施加拉力的施力杠杆。
3.如权利要求2所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述箱体为一个有底柱状体，其顶部设有一上盖板，与所述试样支撑件相对应的前侧壁上设有开口，所述喷嘴能伸入所述开口。
4.如权利要求3所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，一上支撑板设置在所述上盖板上部，并具有贯穿所述上盖板延伸至所述箱体内的第一固定部，所述轴向拉伸板与所述第一固定部能转动地固定连接。
5.如权利要求3所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，一前支撑板设置在所述箱体的外侧，并对应于所述试样支撑件，所述前支撑板具有贯穿所述箱体的前支撑板延伸至所述箱体内的第二固定部和第三固定部，两个所述环向拉伸板分别与所述第二、第三固定部能转动地固定连接；所述前支撑板上设有与所述箱体前侧壁上设置的开口相匹配的开槽。
6.如权利要求2所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述施力机构为液压驱动机构或齿轮齿条机构。
7.如权利要求6所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述箱体内还设有三个与所述轴向拉伸板、两所述环向拉伸板相对应的支撑台；所述施力机构包括分别贯穿并支撑于所述支撑台的三个液压螺栓拉伸器，以及与所述液压螺栓拉伸器相连接的液压泵，三个所述液压螺栓拉伸器分别与所述轴向拉伸板、两个所述环向拉伸板相连接。
8.如权利要求1所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述支架能移动地设置在所述基架上；所述支架包括一底板，两个对应设置在所述底板上部的支座，所述箱体的两相对应侧分别通过耳轴与所述支座能摆动地相连接；所述支架的下部设有能将所述支架固定在所述基架规定位置的固定机构。
9.如权利要求8所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述基架上方设有两条水平导轨，所述支架能移动地设置在所述导轨上；所述固定机构具有沿所述底板向下延伸的固定侧板，以及一穿过所述固定侧板能抵顶于所述导轨的位置紧定螺栓。
10.如权利要求8所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述箱体的侧壁上设有一个以上的定位孔，所述支座上设有能与所述定位孔相对应的通孔，一固定销能穿过所述通孔并插置于所述定位孔内，从而将所述箱体固定在规定的位置。
11.如权利要求1所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述基架上设有固定架，所述喷嘴能上、下调节地设置在所述固定架上。
12.如权利要求11所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述基架上设有轨道，所述固定架能移动地设置在所述轨道上，以调节所述喷嘴与所述试样的距离，且所述固定架的下部设有能将所述固定架固定在所述基架规定位置的固定装置。
13.如权利要求2所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述试样为半圆形管件，所述试样支撑件具有与所述箱体相连接的安装部，所述安装部远离所述喷嘴的一侧凸设有与所述半圆形管件相配合的凸圆弧形支撑部，所述支撑部中间设有冲蚀液槽。
14.如权利要求1所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述供液装置包括储液罐，连接在所述喷嘴和储液罐之间的压加泵，所述储液罐与所述水槽相连接，以回收由所述试样装夹机构排出的冲蚀液。
15.如权利要求1所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述试样装夹机构外部设有一保护罩，所述保护罩与所述水槽固定连接。
16.如权利要求3所述的模拟高压管汇的冲蚀试验机，其特征在于，所述上盖板小于所述箱体的底部面积，且所述上盖板与所述箱体侧壁之间设有加强筋；且所述试样装夹机构外部设有一保护罩，所述保护罩与所述水槽固定连接。
全文摘要
本发明涉及到一种模拟高压管汇的冲蚀试验机，其包括高速射流循环系统，其具有供液装置，以及与供液装置相连接的喷嘴；试验机主机，其至少具有基架，设置在基架上的水槽、试样装夹机构和支架；其中，试样装夹机构能摆动地与支架相连接，试样固定在试样装夹机构内，喷嘴能对试样进行冲蚀喷射；水槽设置在支架下部，收集由试样装夹机构排出的冲蚀液；支架和喷嘴至少其中之一能移动地设置在基架上。本发明的冲蚀试验机能够在试验室中，通过液压螺栓拉伸器控制调整拉力的大�。故匝诔惺芨叽�100MPa的轴向与环向拉应力的情况下，模拟实际工况下的冲蚀液对高压应力下的高压管件的冲蚀磨损情况，对施工部件的失效机理提供可靠的试验支持。
文档编号G01N3/02GK102288503SQ20111019508
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者张来斌, 张继信, 李佳玲, 樊建春, 温东, 熊毅, 胡中利, 詹先觉, 谢永金 申请人:中国石油大学(北京)
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