CN109030346B - 一种测量am-aa凝胶与长输管道黏附力的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测力技术领域，具体涉及一种测量AM‑AA凝胶与长输管道黏附力的装置及方法。旨在解决现有的测试胶体与金属基体之间黏结强度试验方法中，取样时会破坏胶体与金属基体间由于化学反应所产生的离子键的问题。本发明采用的技术方案包括包括拉力压力试验组件及测力杯组件，所述测力杯组件包括测力杯和测力棒两部分组成，测力杯由桶状的杯体、中间有孔的上端盖和下端盖组成，所述上端盖与杯体可拆卸连接；下端盖与杯体为可拆卸连接，下端盖外围端面上均布有连接孔；所述下端盖的内侧中心位置设置有定位槽，上端盖的中间孔直径大于测力棒直径；所述测力杯固定于支架的下部，测力棒的上端与拉力计连接，其下部穿设通过上端盖，下端嵌设于定位槽。
Description
技术领域
本发明涉及测力技术领域，具体而言，涉及一种测量AM-AA凝胶与长输管道黏附力的装置及方法。
背景技术
随着材料科学的不断进步及发展，丙烯酸(AM)—丙烯酰胺(AA)凝胶具有高强度，高弹性等特点，尤其可与金属产生化学吸附且具备可降解的功能，将丙烯酸—丙烯酰胺凝胶应用于石油天然气管道的快速封堵抢修技术中，可以实现快速、安全、实用、经济的管道封堵，具有广泛的应用前景及研究价值。为了使凝胶能够承受所需压力，满足封堵要求，需要满足凝胶自身强度高且在承压过程中聚合物不会产生宏观的滑移。在满足凝胶本体满足抗剪切强度的前提下，凝胶是否能够满足承压要求取决于凝胶与管道间黏附力。所以，准确测量出凝胶与管道壁间的黏附力大小对凝胶封堵技术的进一步应用有着十分重要的意义。
中国现行国家标准测试胶体与金属基体之间黏结强度试验方法中，薄层金属片构成的单层搭接接头试件有较多应用。实现该方法所用的装置为拉力试验机搭配待测试样的组合，其中试样采用两个金属薄板中间黏结待测胶体的方式，通过拉力试验机在试样主轴方向施加一拉伸力，测出刚性材料单搭接粘结处的剪切应力.但是由于以上方法在取样时会破坏胶体与金属基体间由于化学反应所产生的离子键，且胶层厚度较难把控，所以不适用于丙烯酸—丙烯酰胺胶体与长输管道黏附力的测试。因此，需要发明一种新的适用于丙烯酸—丙烯酰胺胶体与长输管道黏附力测力方法来满足使用需求。
发明内容
本发明提供了一种测量AM-AA凝胶与长输管道黏附力的装置及方法，旨在解决现有的测试胶体与金属基体之间黏结强度试验方法中，取样时会破坏胶体与金属基体间由于化学反应所产生的离子键的问题。
为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种测量AM-AA凝胶与长输管道黏附力的装置，其特征在于：包括拉力压力试验组件及测力杯组件，
所述测力杯组件包括测力杯和测力棒两部分组成，测力杯由桶状的杯体、中间有孔的上端盖和下端盖组成，所述上端盖与杯体可拆卸连接；下端盖与杯体为可拆卸连接，下端盖外围端面上均布有连接孔；所述下端盖的内侧中心位置设置有定位槽，上端盖的中间孔直径大于测力棒直径；
所述测力杯固定于支架的下部，测力棒的上端与拉力计连接，其下部穿设通过上端盖，下端嵌设于定位槽。
所述支架的下部固定设置有底座，底座上设置有测力杯，测力杯的下端盖上的连接孔为螺纹孔，通过该螺栓孔实现测力杯和底座的连接。
所述下端盖上设置有定位环，杯体的下端设置于定位环内。
一种测量AM-AA凝胶与长输管道黏附力的装置的测力方法，其特征在于：所述的测力方法为：步进电机转动，带动滚珠丝杠滑台动作，其中的丝杠将步进电机的转动转化为滑台的直线运动，固定在滑台上的拉力计也随着滑台的运动而竖直移动；
将调配好的胶液灌装进入所述测力杯中，将所述测力棒插入所述测力杯中，静置等待胶液反应完全；反应完全后将测力棒与拉力计连接；
在步进电机的控制下，所述拉力计匀速向上运动，所述测力棒随之向上运动，拉力计所测得数据为测力棒整体的黏附力大小；将所测得数据与所述测力棒表面积作比，计算所得数据为附着系数f，附着系数即可作为黏附力大小的评价指标，测量附着系数的方法作为黏附力表征方法；
式中F测为所述测力计测得数据，D为测力棒直径，L为凝胶注入高度。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、由于凝胶属于高分子聚合物，有一定的聚合反应时间，本发明提供的测力杯组件可以为凝胶聚合反应提供理想的场所；
2、现有技术中进行试样制备时，对待测胶体的本身特性不发生改变，但在丙烯酰胺-丙烯酸体系凝胶的取样过程中，现有技术的取样会破坏凝胶与金属壁之间的离子键，其中离子键的产生机理为丙烯酸溶于水所电离出H^+与管道壁的Fe发生缓慢的化学反应，
丙烯酸与NaOH发生的中和反应，CH2＝CH-COOH+NaOH＝CH2＝CH-COONa+H2O。离子键的形成机理为阴阳离子间电子的转移及交换，凝胶中含有化学反应中产生的
及CH2＝CH-COO-，因此凝胶与金属管道间可以形成离子键，其中
可以与两个CH2＝CH-COO-结合。本发明提供的测力杯组件解决了离子键被破坏导致测量失败的问题。
附图说明
图1为丙烯酸—丙烯酰胺胶体与长输管道黏附力的测力装置结构示意图；
图2为丙烯酸—丙烯酰胺胶体与长输管道黏附力的测力辅助装置结构示意图；
图3为图2的A-A方向剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种测量AM-AA凝胶与长输管道黏附力的装置(参见图2和图3)，包括拉力压力试验组件及测力杯组件，所述测力杯组件包括测力杯和测力棒204两部分组成，测力杯由桶状的杯体202、中间有孔的上端盖203和下端盖201组成，所述上端盖203与杯体202可拆卸连接；下端盖201与杯体202采用螺纹可拆卸连接，下端盖201外围端面上均布有连接孔206；所述下端盖201的内侧中心位置设置有定位槽205，上端盖203的中间孔直径大于测力棒204直径；
上述测力杯固定于支架106的下部，测力棒204的上端与拉力计102连接，其下部穿设通过上端盖203，下端嵌设于定位槽205。
上述下端盖201上一体设置有定位环，杯体202的下端设置于定位环内。
上述支架106的下部固定设置有底座104，底座10上设置有测力杯，测力杯的下端盖201上的连接孔206为螺纹孔，通过该螺栓孔实现测力杯和底座的连接。
一种测量AM-AA凝胶与长输管道黏附力的装置及方法的测力方法(参见图1)，使用时，步进电机101转动，步进电机101带动滚珠丝杠滑台103动作，其中的丝杠将步进电机101的转动转化为滑台的直线运动，固定在滑台上的拉力计102也随着滑台的运动而竖直移动。
将调配好的胶液灌装进入所述测力杯202中，将所述测力棒204插入所述测力杯中，静置等待胶液反应完全；反应完全后将测力棒204与拉力计102连接。
在步进电机101的控制下，所述拉力计102匀速向上运动，所述测力棒204随之向上运动，拉力计102所测得数据为测力棒204整体的黏附力大小；将所测得数据与所述测力棒204表面积作比，计算所得数据为附着系数f，附着系数即可作为黏附力大小的评价指标，测量附着系数的方法作为黏附力表征方法；
式中F测为所述测力计测得数据，D为测力棒直径，L为凝胶注入高度。
本发明有效地测量了丙烯酸—丙烯酰胺凝胶与长输管道的黏附力大小，并有效地解决了传统测试胶体与金属基体之间黏结强度试验方法中在取样时会破坏胶体与金属基体间离子键的问题，本发明为进一步将凝胶封堵技术应用在管道快速封堵技术中起到了推动作用。
以上,对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施例。对本领域的技术人员来说,在权利要求书所记载的范畴内,显而易见地能够想到各种变更例或者修正例,当然也属于本发明的技术范畴。
Claims (1)
1.一种测量AM-AA凝胶与长输管道黏附力的装置的测力方法，其特征在于：
所述装置，包括拉力压力试验组件及测力杯组件，所述测力杯组件包括测力杯和测力棒(204)两部分组成，测力杯由桶状的杯体(202)、中间有孔的上端盖(203)和下端盖(201)组成，所述上端盖(203)与杯体(202)可拆卸连接；下端盖(201)与杯体(202)为可拆卸连接，下端盖(201)外围端面上均布有连接孔(206)；所述下端盖(201)的内侧中心位置设置有定位槽(205)，上端盖(203)的中间孔直径大于测力棒(204)直径；
所述测力杯固定于支架(106)的下部，测力棒(204)的上端与拉力计(102)连接，其下部穿设通过上端盖(203)，下端嵌设于定位槽(205)；
所述支架(106)的下部固定设置有底座(104)，底座(104)上设置有测力杯，测力杯的下端盖(201)上的连接孔(206)为螺纹孔，通过该螺纹孔实现测力杯和底座的连接；
所述下端盖(201)上设置有定位环，杯体(202)的下端设置于定位环内；
所述的测力方法为：步进电机(101)转动，带动滚珠丝杠滑台(103)动作，其中的丝杠将步进电机(101)的转动转化为滑台的直线运动，固定在滑台上的拉力计(102)也随着滑台的运动而竖直移动；
将调配好的胶液灌装进入所述测力杯中，将所述测力棒(204)插入所述测力杯中，静置等待胶液反应完全；反应完全后将测力棒(204)与拉力计(102)连接；
在步进电机(101)的控制下，所述拉力计(102)匀速向上运动，所述测力棒(204)随之向上运动，拉力计(102)所测得数据为测力棒(204)整体的黏附力大小；将所测得数据与所述测力棒(204)表面积作比，计算所得数据为附着系数f，附着系数即可作为黏附力大小的评价指标，测量附着系数的方法作为黏附力表征方法；
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Granted publication date: 20211207 |
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