本技术涉及试验分析，尤其涉及一种可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统。
背景技术：
1、冲蚀磨损失效是石油与天然气行业中不可避免的失效方式。特别是在钻井工况中，上游柱塞泵往复运动，使得多相流体流量循环变化，在节流压井管汇内产生波动内压。同时，由于管汇内压极高，最高可达140mpa，管汇材料会承受极大的动载应力。因此，管汇除了承受高速运动的气液固三相流的冲蚀作用，同时还承受着脉动高内压导致的动载应力作用。在这种“动载-三相流冲蚀”复杂耦合作用机制下，高压管汇易发生冲蚀磨损失效，并导致管件刺漏甚至爆裂事故，严重威胁作业人员安全。
2、目前国内外尚未开展考虑材料在动载疲劳作用下的三相流冲蚀磨损试验研究，且相关试验设备也较少，仅有申请号为202011635568.2的一项实用新型涉及到动载应力状态下材料的冲蚀磨损，且上述实用新型只能利用液固两相流对材料进行冲蚀。然而，三相流冲蚀相较于两相流冲蚀更为复杂，且对于实际作业工况，绝大多数冲蚀工况中冲击流体为三相流，使用已有装置难以对动载作用条件下材料的三相流冲蚀行为开展试验研究。在公知技术中，承受动载疲劳作用下的材料的气液固三相流冲蚀磨损行为目前尚无研究。
3、由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，研制出本实用新型的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，便于开展考虑动载作用的三相流冲蚀磨损试验，以真实模拟节流压井管汇在作业过程中的冲蚀磨损情况。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于提供一种可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，本实用新型可对受动载拉应力作用的试样开展气液固三相流冲蚀磨损试验，为动载应力作用下的材料的冲蚀磨损行为研究提供可靠的试验支持。
2、本实用新型的目的是这样实现的，一种可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，包括，
3、冲蚀腔结构，包括容纳试样以进行三相流冲蚀磨损试验的冲蚀腔，所述冲蚀腔上设有用于夹持试样的夹持部；所述冲蚀腔上还连通有用于将试验用砂浆与试验用气流混合形成三相流的三相混合器；
4、加载部，连接于所述夹持部以对试样施加动载拉应力；
5、气流输送部，连通于所述三相混合器以向其输送试验用气流；
6、砂浆循环部，连通于所述三相混合器以向其输送试验用砂浆；
7、混砂排污部，包括能混合生成试验用砂浆的储砂罐，所述储砂罐能与所述砂浆循环部连通以向其提供试验用砂浆，且所述储砂罐能与所述冲蚀腔连通以回收冲击后砂浆，所述储砂罐上还连通排污结构以排走试验后废弃砂浆。
8、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述气流输送部包括提供压缩空气的气泵，所述气泵的出口顺序连接测量气体压力的第二气体压力计、调节气体压力至试验要求值的减压阀、测量减压阀出口气体压力的第一气体压力计、调节气体流量的流量调节阀、测量气体流量的气体流量计和与所述三相混合器连通以防止三相混合器的气体或砂浆回流的止回阀。
9、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述加载部为伺服液压结构，包括伺服缸、主电磁阀和伺服阀，所述伺服缸包括伺服缸筒和伺服缸杆，所述伺服缸杆与所述夹持部连接，所述主电磁阀上两个端口分别与所述伺服缸筒的两端连通，所述主电磁阀对所述伺服缸杆的进退操作进行点动控制以对试样施加动载；所述伺服阀与所述伺服缸连接，所述伺服阀用于切换控制所述伺服缸的进油和出油；所述主电磁阀的进油口、所述伺服阀的进油口均与油泵连通，所述油泵与油箱连通，所述油泵将油箱内的液压油通过所述主电磁阀和/或所述伺服阀泵入所述伺服缸；所述伺服液压结构还包括调节油路高点压力值的第一溢流阀和调节油路低点压力值的第二溢流阀。
10、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述主电磁阀上两个端口与所述伺服缸筒的两端之间分别设置单向节流阀；所述油泵的出口通过第一测压接头、第一测压软管连接第一精密压力表，所述主电磁阀的进油口、所述伺服阀的进油口前通过第二测压接头、第二测压软管连接第二精密压力表，所述主电磁阀的进油口、所述伺服阀的进油口前还连接蓄能器；所述伺服阀与所述伺服缸之间通过第三测压接头、第三测压软管连接第三精密压力表，所述伺服阀与所述伺服缸之间还连接有压力传感器，所述压力传感器将油路压力值反馈回控制器以闭环控制。
11、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述油泵上连接用于驱动其工作的电机，所述伺服液压结构包括第一电磁球阀和第二电磁球阀，所述第一电磁球阀与所述电机电连接以控制所述电机的启停；所述主电磁阀的进油口、所述伺服阀的进油口连接过滤进油的高压过滤器，所述主电磁阀的出油口、所述伺服阀的出油口连接过滤回油的回油过滤器。
12、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述油箱上连接有温度传感器、空气滤清器和液位计，所述主电磁阀的出油口、所述伺服阀的出油口通过能对回油降温的风冷机连通所述油箱。
13、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述冲蚀腔结构包括中空的支撑筒，所述支撑筒的内腔构成所述冲蚀腔；所述支撑筒的两端分别设置第一试样夹头和第二试样夹头，所述第一试样夹头和所述第二试样夹头之间夹持试样；所述冲蚀腔内固定有喷嘴，所述喷嘴与所述三相混合器连通且其出口与试样相对设置，所述喷嘴将所述三相混合器内的三相流以射流形式冲击试样；所述第二试样夹头上连接拉力传感器，所述第一试样夹头上连接所述伺服缸。
14、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述支撑筒的底端连通锥漏，所述锥漏与所述储砂罐连通。
15、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述冲蚀腔通过回流管线连通所述储砂罐；所述储砂罐内设置搅拌扇叶，所述搅拌扇叶上连接搅拌电机，所述搅拌电机带动所述搅拌扇叶转动以搅拌混合砂水形成试验用砂浆；所述储砂罐的侧壁上连通设置取样阀；所述排污结构包括与所述储砂罐的底端连通的排污阀，所述排污阀连通排污泵。
16、在本实用新型的一较佳实施方式中，所述砂浆循环部包括与所述储砂罐连通的进口管线，所述进口管线连通砂浆泵，所述砂浆泵上连接变频器；所述砂浆泵通过砂浆管线连通所述三相混合器，所述砂浆管线上连接有液体压力表、液体流量计和温度表。
17、由上所述，本实用新型的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统具有如下有益效果：
18、本实用新型主要由加载部、冲蚀腔结构、气流输送部、混砂排污部以及砂浆循环部构成，能够开展考虑动载应力条件下的三相流冲蚀磨损试验，且可以改变冲击角度、气体流量、混砂液流量、应力加载频率、平均应力、应力幅、砂粒浓度等；
19、混砂排污部的储砂罐能回收经三相流冲蚀磨损试验后的砂浆，通过合理配比完成试验用砂浆的制作，并通过砂浆循环部实现砂浆的回用与循环；储砂罐上还连通排污结构，试验后的废料可以较为方便的排出；
20、本实用新型结构设计合理，操作简单，能在室内对节流压井管汇在复杂恶劣工况下产生的“动载-三相流冲蚀”耦合效应进行有效模拟，可为节流压井管汇的三相流冲蚀磨损失效机理研究提供可靠的试验支持，减少生产作业中的安全隐患。
1.一种可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，包括，
2.如权利要求1所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述气流输送部包括提供压缩空气的气泵，所述气泵的出口顺序连接测量气体压力的第二气体压力计、调节气体压力至试验要求值的减压阀、测量减压阀出口气体压力的第一气体压力计、调节气体流量的流量调节阀、测量气体流量的气体流量计和与所述三相混合器连通以防止三相混合器的气体或砂浆回流的止回阀。
3.如权利要求1所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述加载部为伺服液压结构，包括伺服缸、主电磁阀和伺服阀，所述伺服缸包括伺服缸筒和伺服缸杆，所述伺服缸杆与所述夹持部连接，所述主电磁阀上两个端口分别与所述伺服缸筒的两端连通，所述主电磁阀对所述伺服缸杆的进退操作进行点动控制以对试样施加动载；所述伺服阀与所述伺服缸连接，所述伺服阀用于切换控制所述伺服缸的进油和出油；所述主电磁阀的进油口、所述伺服阀的进油口均与油泵连通，所述油泵与油箱连通，所述油泵将油箱内的液压油通过所述主电磁阀和/或所述伺服阀泵入所述伺服缸；所述伺服液压结构还包括调节油路高点压力值的第一溢流阀和调节油路低点压力值的第二溢流阀。
4.如权利要求3所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述主电磁阀上两个端口与所述伺服缸筒的两端之间分别设置单向节流阀；所述油泵的出口通过第一测压接头、第一测压软管连接第一精密压力表，所述主电磁阀的进油口、所述伺服阀的进油口前通过第二测压接头、第二测压软管连接第二精密压力表，所述主电磁阀的进油口、所述伺服阀的进油口前还连接蓄能器；所述伺服阀与所述伺服缸之间通过第三测压接头、第三测压软管连接第三精密压力表，所述伺服阀与所述伺服缸之间还连接有压力传感器，所述压力传感器将油路压力值反馈回控制器以闭环控制。
5.如权利要求3所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述油泵上连接用于驱动其工作的电机，所述伺服液压结构包括第一电磁球阀和第二电磁球阀，所述第一电磁球阀与所述电机电连接以控制所述电机的启停；所述主电磁阀的进油口、所述伺服阀的进油口连接过滤进油的高压过滤器，所述主电磁阀的出油口、所述伺服阀的出油口连接过滤回油的回油过滤器。
6.如权利要求3所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述油箱上连接有温度传感器、空气滤清器和液位计，所述主电磁阀的出油口、所述伺服阀的出油口通过能对回油降温的风冷机连通所述油箱。
7.如权利要求3所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述冲蚀腔结构包括中空的支撑筒，所述支撑筒的内腔构成所述冲蚀腔；所述支撑筒的两端分别设置第一试样夹头和第二试样夹头，所述第一试样夹头和所述第二试样夹头之间夹持试样；所述冲蚀腔内固定有喷嘴，所述喷嘴与所述三相混合器连通且其出口与试样相对设置，所述喷嘴将所述三相混合器内的三相流以射流形式冲击试样；所述第二试样夹头上连接拉力传感器，所述第一试样夹头上连接所述伺服缸。
8.如权利要求7所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述支撑筒的底端连通锥漏，所述锥漏与所述储砂罐连通。
9.如权利要求7所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述冲蚀腔通过回流管线连通所述储砂罐；所述储砂罐内设置搅拌扇叶，所述搅拌扇叶上连接搅拌电机，所述搅拌电机带动所述搅拌扇叶转动以搅拌混合砂水形成试验用砂浆；所述储砂罐的侧壁上连通设置取样阀；所述排污结构包括与所述储砂罐的底端连通的排污阀，所述排污阀连通排污泵。
10.如权利要求9所述的可施加动载拉应力的三相流冲蚀磨损试验系统，其特征在于，所述砂浆循环部包括与所述储砂罐连通的进口管线，所述进口管线连通砂浆泵，所述砂浆泵上连接变频器；所述砂浆泵通过砂浆管线连通所述三相混合器，所述砂浆管线上连接有液体压力表、液体流量计和温度表。
