(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211010405.4 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 中海石油 （中国） 有限公司 地址 100010 北京市东城区朝阳门北 大街 25号 申请人 中海石油 （中国） 有限公司北京研究 中心 (72)发明人 贾旭　李达　苏云龙　白雪平　 易丛　常炜　李大朋　沈晓鹏　 谢文会　于博骞　宋春辉　武旭　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 谢斌 (51)Int.Cl. G01N 3/32(2006.01)G01N 3/04(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 17/00(2006.01) G01N 1/28(2006.01) G01N 1/32(2006.01) (54)发明名称 一种焊接接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置及测试方法 (57)摘要 本发明公开了一种焊接接头的海水腐蚀疲 劳性能的试验装置及测试方法， 其中试验装置包 括电液伺服疲劳试验机和氯离子浓度保持装置， 电液伺服疲 劳试验机包括腐蚀液储存器， 用于放 置焊接接头试样； 氯离子浓度保持装置包括进液 管和回液管， 腐蚀液储存器包括腐蚀液储存器进 口和腐蚀液储存器出口， 氯离子浓度保持装置的 进液管和回液管分别通过橡胶管与腐蚀液槽的 腐蚀液储存器进口和腐蚀液储存器出口连通， 为 腐蚀液储存器内的焊接接头试样持续提供相同 浓度的氯离子。 本发明公开了一种焊接接头的海 水腐蚀疲劳性能的试验装置及测试方法， 为海洋 钻井平台在后期的服役和维护提供技术支持， 对 海洋钻井平台技 术的发展具有十分重要的意 义。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115308052 A 2022.11.08 CN 115308052 A 1.一种焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 包括： 电液伺服疲劳试验机(1)， 包括上夹具(13)和下夹具(14)， 上夹具(13)和下夹具(14)之 间设置有腐蚀液储存器(2)， 所述腐蚀液储存器(2)内设置有腐 蚀液槽， 用于放置焊接接头 试样(100)； 氯离子浓度保持装置(3)， 包括进液管和回液管， 所述腐蚀液储存器(2)包括腐蚀液储 存器进口(25)和腐 蚀液储存器出口(26)， 所述氯离子浓度保持装置(3)的进液管和回液管 分别通过橡胶管与腐蚀液槽(3)的腐 蚀液储存器进口(25)和腐 蚀液储存器出口(26)连通， 为所述腐蚀液储 存器(2)内的焊接 接头试样(10 0)持续提供相同浓度的氯离 子。 2.根据权利要求1所述的焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 所述电液伺服疲劳试验机(1)包括底座(10)和主框架， 所述主框架包括四根支撑杆， 四 根支撑杆分别设置于底座(10)的四角上， 且所述主框架的顶端设置有顶板， 所述顶板和所 述底座(10)上分别设置有上夹头(11)和下夹头(12)， 电液伺服疲劳试验机(1)的上夹头 (11)和下夹 头(12)上分别设置有所述上夹具(13)和所述下夹具(14)。 3.根据权利要求2所述的焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 所述腐蚀液储存器(2)通过连接架(21)固定在所述主框架的支撑杆上， 且位于上夹具 (13)和下夹具(14)之间。 4.根据权利要求3所述的焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 所述腐蚀液储 存器(2)由上盖和储液盘盖合而成， 所述储液盘上设置有腐蚀液槽； 所述焊接接头试样(100)的中部穿过所述腐蚀液储存器(2)的上盖、 浸泡在所述腐蚀液 储存器(2)的腐蚀液槽内， 且其两端分别被上夹具(13)和下夹具(14)夹持。 5.根据权利要求 4所述的焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 所述腐蚀液储存器(2)的下方设置有接液盘(22)， 所述接液盘(22)固定在所述下夹具 (14)上。 6.根据权利要求1所述的焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 所述焊接接头试样(100)形式为板状试样(200)和棒状试样(300)， 所述上夹具(13)和 下夹具(14)的夹持端设置为板状孔或圆棒状。 7.根据权利要求6所述的焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 当焊接接头试样(100)形式为板状试样(200)时， 所述板状试样(200)的两端分别开设 连接孔(201)， 所述上夹具(13)和下夹具(14)的夹持端均设置为板状孔， 板状试样(200)分 别通过插销(202)与上夹具(13)和下夹具(14)固定连接 。 8.根据权利要求6所述的焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 当焊接接头试样(100)形式为棒状试样(300)时， 所述棒状试样(300)的两端开设有外 螺纹(301)， 所述上夹具(13)和所述下夹具(14)的夹持端均设置为圆棒状孔且孔内设置有 内螺纹， 所述 棒状试样(3 00)的两端通过螺纹分别与上夹具(13)和下夹具(14)连接 。 9.根据权利要求 4所述的焊接 接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 其特 征在于， 所述腐蚀液储 存器(2)的上盖(23)装配有液位检测装置(24)。 10.一种焊接接头的海水腐蚀疲劳性能的测试方法， 采用权利要求1至9任一所述的焊 接接头的海水腐蚀疲劳性能的试验 装置， 包括： 试样加工： 从对接焊接板上切取出棒状试样， 保证焊接缝部分位于焊接接头试样(100)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115308052 A 2的平行段， 过渡弧段和平行 段进行抛光处理； 腐蚀疲劳测试设备的组装： 将焊接接头试样(100)穿过腐蚀液储存器(2)的密封橡胶圈 的试样穿孔， 旋紧密封螺栓密封； 在焊接接头试样(100)两端分别装夹上夹具(13)和下夹具 (14)， 同时将 接液盘(22)安装到下夹具(14)上， 腐蚀液储存器(2)安装到电液伺服疲劳试验 机(1)的主框架上的连接架(21)上， 调整电液伺服疲劳试验机(1)的上夹头(11)和下夹头 (12)的位置， 分别夹紧上夹具(13)和下夹具(14)； 注入腐蚀液： 向二级储液容器(32)加入配置好的氯离子浓度的溶液； 计算机控制系统 打开第三微型水泵(43)， 使二级储液容器(32)中溶液流向一级储液容器(31)中， 直至流入 一级储液容器(31)中的溶液达到设计体积， 计算机控制系统关闭第三微型水泵(43)； 计算 机控制系统打开第一微型水泵(4 1)， 使一级储 液容器(31)中相同氯离子浓度的溶液流向所 述腐蚀液储存器(2)的腐蚀液槽中， 当腐蚀液储存器(2)中的液位检测装置(24)检测到液位 达到设定值， 计算机控制系统关闭第一 微型水泵(41)， 停止向腐蚀液储 存器(2)中供 液； 腐蚀疲劳试验： 打开电液伺服疲劳试验机(1)， 输入力学参数， 待腐蚀液储存器(2)中腐 蚀液液位高度达到要求后， 计算机控制系统控制电液伺服疲劳试验机(1)， 在设定好的力学 参数下开始腐蚀疲劳试验； 定时更换腐蚀液： 每隔一定时间将腐蚀液槽中的溶液更换一次， 使腐蚀液槽中的溶液 浓度再次回到设计值； 计算机控制系统在设定的更换溶液时间到来时， 计算机控制系统控 制打开第二微型水泵(42)， 腐蚀液储存器(2)中的溶液经过第二微型水泵(42)流向储废液 容器(33)中； 液位检测装置(24)检测到腐蚀液储存器(2)中的溶液完全流出时， 计算机控制 系统关闭第二微型水泵(42)， 打开第一微型水泵(41)， 使一级储液容器(31)中相同浓度的 氯离子溶液流 向腐蚀液储存器(2)中， 直到一级储液容器(31)中的溶液完全流入到腐蚀液 储存器(2)中， 计算机控制系统关闭第一 微型水泵(41)， 完成腐蚀液槽中溶 液的一次更 换； 试验后试样的处理： 在焊接接头试样(100)达到预定的失效标准后， 打开第二微型水泵 (42)排出腐 蚀液储存器(2)中的腐蚀液， 直至腐 蚀液排净； 松开电液伺服疲劳试验机(1)的 上夹头(11)和下夹头(12)， 取下上夹头(11)和下夹头(12)， 从腐蚀液储存器(2)中将拆除焊 接接头试样(100)； 拆下的焊接接头试样(100)先用蒸馏水冲洗掉表面的浮锈， 再将焊接接 头试样(100)放入装有酒精的烧杯， 通过超声波冲洗装置继续除去焊接接头试样(100)表 面 的锈迹； 焊接接头试样(100)超声清洗完成后， 使用吹风机将焊接接头试样(100)吹干， 存放 在干燥的塑料密封袋中保存； 试验结果处理： 计算机控制系统保存有焊接接头试样(100)在试验应力下的疲劳循环 次数， 根据腐蚀疲劳数据结果得到试验材料在试验腐蚀环境下的疲劳曲线； 通过观察和分 析腐蚀疲劳试验后的腐蚀疲劳焊接 接头试样(10 0)的断裂位置、 断口形貌、 微观组织。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115308052 A 3