Государственный стандарт республики казахстан



страница3/5
Дата17.10.2016
Размер0,68 Mb.
1   2   3   4   5

Рисунок 7 – Коническая колба в соответствии с ASTM для измерения свободных флюидов
8.2 Калибровка

8.2.1 Система измерения температуры

Калибровка устройств измерения и регулирования температуры должна проводиться не менее одного раза в квартал. Сюда включены термометры, термопары и регуляторы температуры на консистометрах, вулканизационных камерах и ультразвуковых устройствах, и устройствах, применяемых отдельно от контрольно-измерительного устройства, или, которые не являются составной частью контрольно-измерительного устройства. Необходимо производить измерения не менее трех температур, охватывающих диапазон оборудования, определяемых производителем или пользователем, или, температуры, при которой или с которым устройство применяется. Самая низкая температура калибровки должна быть не более, чем на 5 °C (10 °F) выше минимума, а самая высокая температура должна быть не более, чем на 5 °C (10 °F) ниже максимума эксплуатационного диапазона устройства, определяемого пользователем. Калибровку термометров и термопар необходимо проводить с использованием известного источника температуры (например, термоблока) с термометром и термопарой, сертифицированными и доступными для анализа в соответствии с требованиями национального органа по стандартизации. Точность измерений должна составлять до 2 °C (3 °F). Если погрешность термометра или термопары составляет больше указанной величины, их необходимо заменить термометром или термопарой, отвечающим требованиям к точности. Термопары, установленные на цилиндрической стенке консистометра, не подлежат калибровке, если они не используется для регулирования температуры в консистометре. Более детальную информацию можно получить в Приложении А.



8.2.2 Скорость вращения камеры для раствора

Скорость вращения камеры для цементного раствора должна составлять 150 об/мин ± 15 об/мин (150 об/с ± 15 об/с). Скорость вращения камеры для цементного раствора необходимо проверять не менее одного раза в квартал, и корректировать при отклонении от указанного диапазона.



8.2.3 Таймер

Таймер должен обладать точностью до ± 30 с в ч. Его необходимо проверять на точность не менее одного раза в год, и корректировать либо заменять при обнаружении погрешностей.


8.3. Процедура

8.3.1 Приготовьте раствор в соответствии с процедурой, описанной в Разделе 7.

8.3.2 Заполните чистую и сухую камеру консистометра для цементного раствора до калибра заполнения.

8.3.3 Соберите камеру для цементного раствора и комплектующие узлы, поместите их в консистометр и запустите мотор в соответствии с инструкциями по эксплуатации производителя. Интервал между окончанием смешивания и запуском консистометра не должен превышать 1 минуты.

8.3.4 Смешивайте цементный раствор в консистометре в течение 20 минут ± 30 с. Во время смешивания сохраняйте температуру цементного раствора 27 °C ± 2 °C (80 °F ± 3 °F) и атмосферное давление.

8.3.5 Перелейте 790 грамм ± 5 грамм цементного раствора класса H или 760 грамм ± 5 грамм цементного раствора класса G в чистую сухую 500-милилитровую коническую колбу в течение 1 мин после завершения смешивания. Запишите фактическую массу перелитого раствора. Закупорьте колбу с целью предотвращения испарения.

8.3.6 Установите наполненную цементным раствором колбу на безвибрационную поверхность, имеющую номинальный уровень. Температура воздуха в лаборатории, в которой находится наполненная цементным раствором колба, должна составлять 23 °C ± 3 °C (73 °F ± 6 °F). Температурный датчик для измерения температуры воздуха должен соответствовать требованиям п.8.2.1. Оставьте наполненную цементным раствором наполненную цементным раствором колбу в состоянии покоя на 2 часа ± 5 минут.

8.3.7 По истечению 2 часов ± 5 минут, удалите образовавшуюся надосадочную жидкость при помощи пипетки или шприца. Определите объем надосадочной жидкости с точностью до ± 0,1 мл и запишите показания как «миллилитры свободных флюидов».

8.3.8 Переведите миллилитры свободных флюидов в процентное соотношение начального объема раствора (~400 мл в зависимости от записанной начальной массы) и отразите данное значение в виде процентного соотношения свободных флюидов.

8.4 Расчет процентного соотношения свободной жидкости

Относительный объем, φ, свободных флюидов в цементном растворе, выраженный в процентном соотношении, затем вычисляется с применением Формулы 1:



 (1)

где,


VFF - объем собранных свободных флюидов (надосадочной жидкости), выраженный в миллилитрах

ρ - относительная масса раствора, равная 1,98 для цемента класса H при содержании воды 38 %, и – 1,91 для цемента класса G при содержании воды 44 %; если относительная плотность исходного цемента отличается от стандартного значения, составляющего 3,18 ± 0,04, необходимо вычислить и использовать фактическую относительную плотность раствора.

mS - изначально зафиксированная (начальная) масса раствора, выраженная в граммах.
ПРИМЕР Вычисление процентного соотношения свободной жидкости:

mS = 791,7 гр.

VFF = 15,1 мл.

ρ = 1,98 гр/см3 (класс H)

φ = 15,1 x (1,98) x 100/791,7

φ = 3,78
ПРИМЕЧАНИЕ В целях вычислений миллилитры и кубические миллиметры будут считаться равными.
8.5 Требования к приемке

Объем свободных флюидов для тампонажных цементов классов G и H не должны превышать 5,9 %


9 Испытания сопротивления на сжатие

9.1 Оборудование

9.1.1 Стандартные формы и установка для испытания сопротивления на сжатие

Формы и установка для испытания сопротивления на сжатие должны соответствовать требованиям, указанным в ASTM C109/C109M или EN 196-1, за исключением:

а) требований к размерам поверхности распределительных блоков;

б) требования к твердости по Роквеллу распределительного блока;

в) форм, которые могут делиться на две и более части.

Необходимо проводить испытание устойчивости форм, как минимум, один раз в два года. Необходимо проводить калибровку нагружающей рамы, используемой для измерения силы разрыва образцов цемента, не менее одного раза в год. Отображаемая сила не должна отклоняться более, чем на 2 % от применимой силы или одного минимального деления шкалы контрольно-измерительного прибора, в зависимости от того, чья величина является большей, при нагрузке в 9,0 кН (килоньютон) (2 000 фунтов/кв.дюйм) при, как минимум, 25 %, 50 % и 75 % от диапазона датчика или указателя нагрузки. Калибровка различных устройств с несколькими индикаторами для различных диапазонов должна проводиться в соответствии с данными критериями.



9.1.2 Основание стандартной формы и крышки

В основном, применяются листовое стекло, листы из латуни или нержавеющей стали, имеющие минимальную толщину 6 мм (1/4 дюйма). Крышки могут быть гофрированными на поверхности, контактирующей с поверхностью цемента.



9.1.3. Ванна для выдерживания цементных образцов в воде

9.1.3.1 Общие положения

Необходимо использовать ванну для выдерживания цементных образцов или резервуар, имеющие размеры, которые позволяют полностью погружать формы для определения сопротивления на разрыв в воду, и способные поддерживать указанную температуру испытаний в пределах ± 2 °C (± 3 °F). Два типа ванн для выдерживания цементных образцов в воде описаны в пунктах 9.1.3.2 и 9.1.3.3.



9.1.3.2 Ванна для выдерживания цементных образцов при атмосферном давлении

Ванна для выдерживания цементных образцов при атмосферном давлении представляет собой емкость для выдерживания образцов при атмосферном давлении и температуре 66 °C (150 °F) или ниже, имеющую мешалку или циркуляционную систему.



9.1.3.3 Ванна для выдерживания цементных образцов под давлением

Ванна для выдерживания цементных образцов под давлением представляет собой емкость, пригодную для выдерживания образцов при температуре до 110 °C (230 °F) и под давлением, регулируемом при 20,7 МПа ± 3,45 МПа (3000 фунтов/кв.дюйм ± 500 фунтов/кв.дюйм). Резервуар должен отвечать соответствующим техническим условиям, приведенным в Таблице 6.



9.1.4 Ванна для охлаждения

Размеры ванны для охлаждения должны быть такими, чтобы образцы, охлаждаемые при температуре выдерживания, полностью погружались в воду, чья температура удерживается на уровне 27 °C ± 3 °C (80 °F ± 6 °F).



9.1.5 Система измерения температуры

9.1.5.1 Общие положения

Калибровка системы измерения температуры необходимо проводить с точностью до ± 2 °C (± 3 °F) не менее одного раза в три месяца. Обычно применяется процедура, описанная в Приложении А. Две наиболее часто применяемые системы измерения температуры описаны в пунктах 9.1.5.2 и 9.1.5.3.



9.1.5.2 Термометр

Можно применять термометр с диапазоном от 21 °C до 82 °C (от 70 °F до 180 °F) с минимальным делением шкалы, не превышающем 1 °C (2 °F).



9.1.5.3 Термопара

Может применяться устройство термопары с соответствующим диапазоном.



9.1.6 Пудлинговая штанга

Обычно применяется пудлинговая штанга с номинальным диаметром 6 мм (1/4 дюйма).



9.1.7 Герметизирующий материал

Для герметизации внешних контактных точек формы образца обычно используется легкий в применении герметизирующий материал, обладающий хорошими герметизирующими свойствами, водонепроницаемостью, нечувствительностью к цементу, и коррозионной устойчивостью при температуре и давлении выдерживания, приведенными в Таблице 7.


9.2. Процедура

9.2.1 Подготовка форм

Собранные формы должны быть водонепроницаемыми. Внутренняя поверхность форм, а также контактные поверхности листов должны быть чистыми и сухими, и они могут слегка покрываться разделительным составом.



9.2.2 Приготовление и заливка раствора

9.2.2.1 Раствор

Приготовьте раствор в соответствии с п.7.



9.2.2.2 Заливка раствора в формы

Залейте слой раствора, который приблизительно составляет половину глубины пресс-формы. При помощи пудлинговой штанги постучите для утрамбовки по поверхности равномерно распределенного раствора, 27 раз на каждый образец. Перед началом процедуры уплотнения залейте раствор во все отсеки для образцов. После уплотнения слоя, вручную смешайте оставшийся раствор, используя пудлинговую штангу или штапель для уменьшения степени расслоения. Теперь наполните формы до краев и повторите процедуру уплотнения, примененную для первого слоя. После уплотнения при помощи рихтовальной линейки снимите с верхушки пресс-формы. Удалите образцы из пресс-форм, которые протекают. Для каждого определения путем испытания необходимо как минимум три образца.



9.2.2.3 Режим давления и температурный режим

Для цемента классов A, B, C, G и H: в течение пяти минут после смешивания поместите образцы в водяную ванну, предварительно разогретую до конечной температуры твердения для испытаний при атмосферном давлении (смотрите Таблицу 2).

Для цемента класса D: поместите образцы в резервуар под давлением при температуре воды 27 °C ± 3 °C (80 °F ± 6 °F) и в течение пяти минут применяйте температуру и давление в соответствии с Таблицей 6.
Таблица 6 – Технические условия для выдерживания образцов под давлением

Номер режима

Давление выдерживания образцаa

МПа (фунт/кв.дюйм)



Время истекшее после первого применения температуры и давления

Час: мин (±2 мин)



0:00

0:30

0:45

1:00

1:15

1:30

2:00

2:30

3:00

3:30

4:00

Температура

°C (°F)


4S

20,7

(3 000)


27 (80)

47 (116)

49 (120)

51 (124)

53 (128)

55 (131)

59 (139)

64 (147)

68 (155)

72 (162)

77 (170)

6S

20,7

(3 000)


27 (80)

56 (133)

64 (148)

68 (154)

72 (161)

75 (167)

82 (180)

89 (192)

96 (205)

103 (218)

110 (230)

Необходимо начать применять давление в 20,7 мПа ±3,4 мПа (3000 фунтов/кв.дюйм ± 500 фунтов/кв.дюйм), как только образец будет помещен в резервуар высокого давления, и сохранять его в течении периода выдерживания образца. Температуру на протяжении 4 часов необходимо сохранять в диапазоне ± 2°C (± 3°F) на протяжении всего оставшегося времени до завершения испытания.


9.2.3 Выдерживание образца

9.2.3.1 Период выдерживания образца

Период выдержки образца – это время, протекающее от воздействия образца определенной температуре в резервуаре высокого давления (или с начала запуска температурного режима и режима давления, указанного в Таблице 6) до испытания образца на прочность. Испытание прочности образца необходимо проводить при соответствующей температуре, определенной в Таблице 7.

Для образцов, выдерживаемых при атмосферном давлении, период выдерживания начинается с момента помещения образца ванну для выдерживания образцов, предварительно разогретую до температуры испытания.

Для образцов, выдерживаемых при давлении, выше атмосферного, время выдерживания начинается с момента начального применения давления и температуры.



9.2.3.2 Охлаждение образца

Образцы, выдерживаемые при температуре 60 °C (140 °F) и ниже, необходимо извлекать из ванны для выдерживания образцов за 45 мин ± 5 мин до начала испытания. Образцы необходимо извлечь из форм и охладить путем помещения в водяную ванну, в которой поддерживается температура 27 °C ± 3 °C (80 °F ± 5 °F) на 40 мин. Не держите образец вне воды более пяти минут, чтобы не допустить обезвоживание. Для образцов, выдерживаемых при температуре равной или ниже 77 °C (170 °F), поддерживайте максимальную заданную температуру и давление согласно Таблице 7 в течение 1 часа и 45 мин ± 5 мин до начала испытания образца, когда разогрев будет прекращен. В течение следующих 60 мин ± 5 мин снизьте температуру до 77 °C (170 °F) или ниже, не допуская снижения давления, за исключением снижения, вызванного понижением температуры. За 45 минут ± 5 минут до начала испытания спустите оставшееся давление и извлеките образцы из форм. Охладите образцы путем их помещения в водяную ванну с температурой, поддерживаемой на уровне 27 °C ± 3 °C (80 °F ± 6 °F) на 40 мин ± 5 мин.



9.2.3.3 Приемка образца

Поврежденные образцы для определения кубиковой прочности необходимо отбраковать до начала испытания. Если остается менее двух испытательных образцов для определения сопротивления на сжатие в любой промежуток времени, необходимо провести повторное испытание.



9.3 Процедура испытания (согласно ASTM C 109/C109M)

9.3.1 Извлеките образцы из водяной ванны или охлаждающей ванны, в которой поддерживалась температура 27°C ± 3°С (80F° ± 5°F). Протрите каждый образец для удаления сыпучего материала с поверхностей, которые будут контактировать с распределительными блоками устройства для испытания.

9.3.2 Размеры испытуемых поверхностей должны быть измерены до ± 1,0 мм (± 1/16 дюйма) для вычисления площади поперечного сечения. Примените нагрузку на поверхности образца, которые находились в контакте с плоскими (вертикальными) поверхностями формы (не контактирующей с основанием или крышками). Поместите образец в устройство для испытания ниже верхнего распределительного блока. Перед проведением испытания каждого куба убедитесь, что сферический блок способен наклоняться. Применяйте амортизационные или опорные материалы.
ПРИМЕЧАНИЕ При испытании образцов соблюдайте соответствующие меры предосторожности и процедуры обращения с материалами и оборудованием.
9.3.3 Скорость нагружения должна составлять 72 кН/мин ± 7 кН/мин (16 000 фунтов/кв.дюйм ± 500 фунтов/кв.дюйм). Для образцов, чье полагаемое сопротивление ниже 3,4 МПа (500 фунтов/кв.дюйм), необходимо применять скорость нагружения в 18 кН/мин ± 2 кН (4 000 фунтов/кв.дюйм ± 400 фунтов/кв.дюйм). В зависимости от типа применяемого устройства для определения сопротивления на сжатие, может потребоваться некоторое время для того, чтобы нагрузочная рама создала необходимую скорость нагружения после начального контакта с образцом цемента.

9.3.4 Рассчитайте сопротивление на сжатие в мегапаскалях (фунтов на квадратный дюйм).
9.4 Критерии приемки по сопротивлению на сжатие

Сопротивление на сжатие всех образцов приемочных испытаний, полученных из того же образца и испытуемых в тот же промежуток времени, должно регистрироваться и усредняться до ближнего 50 кПа (10 фунтов/кв.дюйм). По крайней мере, две третьих первичных отдельных образцов или среднее всех испытуемых образцов должны соответствовать или превышать минимальное сопротивление на сжатие согласно Таблице 7. Если остается менее двух значений сопротивления для определения сопротивления на сжатие в любой промежуток времени, необходимо провести повторное испытание.



Таблица 7 – Технические требования к сопротивлению на сжатие

Класс цемента

Номер режима

Конечная температура выдерживанияa

°C (°F)


Давление выдерживания образцаb

МПа (фунт/кв.дюйм)



Минимальный предел сопротивления на сжатие в указанный период сжатия

8 часов ± 15 мин

МПа (фунт/кв.дюйм)



24 часа ± 15 мин

МПа (фунт/кв.дюйм)



A

-

38 (100)

атм.

1,7 (250)

12,4 (1 800)

B

-

38 (100)

атм.

1,4 (200)

10,3 (1 500)

C

-

38 (100)

атм.

2,1 (300)

13,8 (2 000)

D

4S

77 (170)

20,7 (3 000)

NRc

6,9 (1 000)

6S

110 (230)

20,7 (3 000)

3,4 (500)

13,8 (2 000)

G, H

-

38 (100)

атм.

2,1 (300)

NR




60 (140)

атм.

10,3 (1 500)

NR

_______

a Температура выдерживания должна сохраняться на уровне указанной температуры ± 2C° (± 3F°).

b Испытательное давление необходимо начинать применять как только образцы помещаются в резервуар под давлением и поддерживать заданное давление в диапазоне ±3,4 МПа (± 500 фунтов/кв.дюйм) для режимов 4S и 6S

c NR означает «no requirement» - «нет требований»


10. Определение времени загустевания

10.1 Оборудование

Консистометр для замеров под давлением (см. Рисунки 8 и 9) должен состоять из вращающейся цилиндрической камеры для цементного раствора (смотрите Рисунки 10 и 11), оснащенной стационарной лопастью (см. Рисунок 12), встроенной в резервуар высокого давления, способной выдерживать давление и температуру, описанные в Таблицах 9-11.

Пространство между камерой для цементного раствора и стенками резервуара высокого давления должно быть полностью заполнено углеводородным маслом. Выбранное масло должно обладать следующими физическими свойствами:

- пределы вязкости

6мм2/сек-79мм2/сек при 38°C (100°F) или 6сСт/мин-79сСт/мин при 38°C (100°F) или 45секунд Сейболта-360секунд Сейболта при 38°C (100°F);

- удельная теплоемкость

1,9кДж/(кг•K)-2,5кДж/(кг•K) (0,45БТЕ/фунт•°F-0,60БТЕ/фунт•°F);

- теплопроводность

0,112В/(м•K)-0,138В/(м•K) [0,065БТЕ/(ч•фунт2•°F/фунт)-0,08 БТЕ/(ч•фунт2•°F/фунт)]

- удельная плотность

0,83-0,93

Необходима нагревательная система, способная повышать температуру данной масляной ванны со скоростью как минимум 3 °C/мин (5 °F/мин). Для измерения и регулирования температуры цементного раствора (осевая линия) необходима система измерения температуры. Камера для цементного раствора вращается на скорости 150 об/мин ± 15 об/мин. Необходимо определить консистенцию цементного раствора (см. п.10.2.2.1). Лопасть и все элементы камеры, которые могут контактировать с цементным раствором, должны проектироваться в соответствии с размерами, указанными на Рисунках 10-12.








Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница