本發(fā)明涉及應(yīng)力腐蝕測(cè)量領(lǐng)域，具體為一種高溫徑向加載應(yīng)力腐蝕試樣裝置，適用于對(duì)應(yīng)力條件要求較高且溶液為高溫的體系中。

技術(shù)背景

應(yīng)力腐蝕是設(shè)備承載的金屬構(gòu)件在特定的介質(zhì)環(huán)境中一種自發(fā)的延遲破壞的現(xiàn)象，是設(shè)備失效的主要原因之一。應(yīng)力腐蝕可以概括為兩種：(1)氫致開(kāi)裂型應(yīng)力腐蝕，這種應(yīng)力腐蝕有材料在大氣或含氫環(huán)境中服役時(shí)進(jìn)入到材料內(nèi)部的氫和電化學(xué)陰極反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的氫或所控制；(2)陽(yáng)極溶解型應(yīng)力腐蝕，這種情況受到電化學(xué)陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程所控制。高強(qiáng)鋁合金、馬氏體時(shí)效鋼和不銹鋼等金屬在特定介質(zhì)中都容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕失效。對(duì)于這些材料的抗應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)，國(guó)標(biāo)、ASTM和ISO等標(biāo)準(zhǔn)給出了不同的試驗(yàn)方法，但是截止到目前鮮有報(bào)道在高溫、沸騰溶液環(huán)境下進(jìn)行徑向加載的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置。該發(fā)明是一個(gè)能夠準(zhǔn)確控制溶液溫度和精準(zhǔn)施加載荷的高溫徑向加載應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明主要目的在于提供一種高溫徑向加載應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中溶液易發(fā)生泄漏以及難以在沸騰溶液中施加徑向載荷進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的問(wèn)題，該裝置可以準(zhǔn)確控制溶液的加熱溫度、溶液的沸騰程度和施加載荷的大小。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高溫徑向加載應(yīng)力腐蝕試樣裝置，該裝置包括載荷施加系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)以及過(guò)濾網(wǎng)和冷凝回流管，其中：

載荷施加系統(tǒng)設(shè)有帶標(biāo)尺的導(dǎo)軌載物裝置、反向力架裝置、施力軸和壓力頭，帶標(biāo)尺的導(dǎo)軌載物裝置由帶標(biāo)尺導(dǎo)軌，緊固螺母和一對(duì)導(dǎo)軌支架組成；反向力架裝置由反向力架上橫梁、反向力架下橫梁和反向力架立柱組成，反向力架上橫梁固定在恒載荷試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)立柱上；在反向力架下橫梁上固定有一個(gè)帶標(biāo)尺導(dǎo)軌，導(dǎo)軌支架用緊固螺母安裝在帶標(biāo)尺導(dǎo)軌上，試樣放置在導(dǎo)軌支架上，試樣中點(diǎn)和導(dǎo)軌標(biāo)尺零點(diǎn)標(biāo)齊，導(dǎo)軌支架可以根據(jù)試樣的標(biāo)準(zhǔn)，參考導(dǎo)軌上的標(biāo)尺調(diào)節(jié)距離。

溫度控制系統(tǒng)為一臺(tái)由溫度控制器、可控硅觸發(fā)器、電壓表、電流表和溫度傳感器集成的控制箱和熱電偶、橡膠塞、燒杯、加熱圈共同組成，加熱圈通過(guò)加熱圈接口與溫度控制器連接，通過(guò)可控硅觸發(fā)器調(diào)節(jié)電壓表和電流表的輸出來(lái)控制加熱圈的加熱功率；橡膠塞安裝在反向力架立柱上端；熱電偶安裝在橡膠塞上通過(guò)溫度傳感器接口與溫度控制器連接，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)準(zhǔn)確控制：電源接口外接220V電源，接地線與大地連接；

加熱圈包裹在燒杯外部進(jìn)行加熱，通過(guò)溫度控制器和可控硅觸發(fā)器控制加熱圈對(duì)燒杯進(jìn)行加熱，冷凝回流管插入橡膠塞收集溶液蒸汽并回流到燒杯內(nèi)。

壓力頭與穿過(guò)橡膠塞的施力軸相連，通過(guò)恒載荷試驗(yàn)機(jī)加載作用在試樣上；反向立柱底端固定有一個(gè)聚四氟乙烯制成的過(guò)濾網(wǎng)，主要目的是為防止試樣掉落不易取出和損壞儀器。

所述的高溫徑向加載應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，載荷通過(guò)與施力軸直接連接的壓力頭直接作用于試樣上，通過(guò)固定在恒載荷試驗(yàn)機(jī)立柱上的反向力架上橫梁、與施力軸連接的壓力頭和固定在反向力架下橫梁的一對(duì)導(dǎo)軌支架加載。

所述的高溫徑向加載應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)帶標(biāo)尺的導(dǎo)軌，兩支架可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，可以根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和試樣尺寸，調(diào)節(jié)試樣的位置。

所述的帶標(biāo)尺的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上的標(biāo)尺零點(diǎn)位置與壓力頭位置在同一垂直線上；裝載試樣時(shí)，試樣中點(diǎn)、標(biāo)尺零點(diǎn)和壓力頭在同一垂直方向上，標(biāo)尺零點(diǎn)位于導(dǎo)軌中點(diǎn)，刻度標(biāo)注于零點(diǎn)向兩邊延續(xù)，正負(fù)對(duì)稱。

所述的高溫徑向加載應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，施力軸下端為螺紋，方便壓力頭的安裝，施力軸周面上設(shè)計(jì)有一條平行母線的刻劃線，刻劃線與施力軸軸線所在的面與導(dǎo)軌標(biāo)尺面垂直；壓力頭螺紋口也有一條刻劃線，當(dāng)兩條刻劃線重合時(shí)，壓力頭準(zhǔn)確定位旋緊，并且施加力方向與導(dǎo)軌支架平行，與導(dǎo)軌標(biāo)尺面法線垂直。兩條刻劃線的設(shè)計(jì)方便壓力頭的準(zhǔn)確旋緊安裝。

本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1.本發(fā)明通過(guò)與試驗(yàn)機(jī)直接相連的壓力頭和反向力架，實(shí)現(xiàn)恒定徑向載荷于試樣上的施加，可以準(zhǔn)確控制載荷大小。

2.本發(fā)明可以加載板狀試樣或棒狀試樣，帶有導(dǎo)軌支架可以根據(jù)樣品試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整支架距離。

3.本發(fā)明導(dǎo)軌上帶有標(biāo)尺，裝載試樣時(shí)，試樣中點(diǎn)、標(biāo)尺零點(diǎn)和恒載試驗(yàn)機(jī)壓力頭(恒載荷位置)在同一垂直方向上，便于裝夾點(diǎn)位。

4.本發(fā)明反向力架底部裝有一個(gè)不會(huì)被腐蝕的聚四氟乙烯制成的過(guò)濾網(wǎng)，主要目的是為防止試樣掉落不易取出和損壞儀器。

5.本發(fā)明可以通過(guò)可控硅觸發(fā)器調(diào)節(jié)加熱圈的電壓和電流輸出進(jìn)而調(diào)節(jié)加熱功率，當(dāng)溶液沸騰時(shí)可以有效控制沸騰程度。

6.本發(fā)明可以通過(guò)不銹鋼加熱圈對(duì)燒杯內(nèi)的溶液進(jìn)行加熱，可以有效提高加熱效率，避免燒杯內(nèi)溶液向外部空氣散熱。

7.本發(fā)明通過(guò)冷凝回流管收集溶液蒸汽進(jìn)行冷卻回流到燒杯內(nèi)，可以有效減少水蒸汽蒸發(fā)，維持燒杯內(nèi)溶液濃度恒定。

8.本發(fā)明在施力軸下端為螺紋，方便壓力頭的安裝，施力軸周面上設(shè)計(jì)有一條平行母線的刻劃線，刻劃線與施力軸線所在的面與導(dǎo)軌標(biāo)尺面垂直。壓力頭螺紋口也有一條刻劃線，當(dāng)兩條刻劃線重合時(shí)，壓力頭旋緊，并且施加力方向與導(dǎo)軌支架平行，與導(dǎo)軌標(biāo)尺面垂直。兩條刻劃線的設(shè)計(jì)方便壓力頭的旋緊安裝準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖中，1.冷凝回流管；2.反向力架上橫梁；3.橡膠塞；4.熱電偶；5.試樣；6.緊固螺母；7.帶標(biāo)尺導(dǎo)軌；8.燒杯；9.施力軸；10.壓力頭；11.反向力架立柱；12.導(dǎo)軌支架；13.反向力架下橫梁；14.過(guò)濾網(wǎng)；15.加熱圈；16.電壓表；17.溫度控制器；18.電源接口；19.溫度傳感器接口；20.可控硅觸發(fā)器；21.加熱圈接口；22.接地線；23.電流表。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。

實(shí)施例

如圖1所示，本實(shí)施例高溫徑向加載應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置主要包括載荷施加系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)以及其他結(jié)構(gòu)組成，主要設(shè)有一個(gè)帶標(biāo)尺的導(dǎo)軌載物支架裝置、一組哈式合金制成的反向力架、一個(gè)防掉落過(guò)濾網(wǎng)14、一個(gè)燒杯8、一個(gè)不銹鋼加熱圈15、一個(gè)用聚四氟乙烯封閉的熱電偶4、一臺(tái)溫度控制器17、一只冷凝回流管1和一個(gè)橡膠塞3，帶標(biāo)尺的導(dǎo)軌載物支架裝置由帶標(biāo)尺導(dǎo)軌7、緊固螺母6、一對(duì)導(dǎo)軌支架12組成，反向力架由反向力架上橫梁2、反向力架下橫梁13和反向力架立柱11組成。其中，反向力架上橫梁2固定在恒載荷試驗(yàn)機(jī)的兩根立柱上，帶標(biāo)尺導(dǎo)軌7固定在反向力架下橫梁13上，帶標(biāo)尺導(dǎo)軌7上裝有導(dǎo)軌支架11。工作時(shí)，反向力架的兩個(gè)立柱11，施力軸9和熱電偶4穿過(guò)橡膠塞3，然后在施力軸9上旋上壓力頭10并調(diào)整好壓力頭10位置，將試樣5放置在導(dǎo)軌支架12上，按照試驗(yàn)要求調(diào)整導(dǎo)軌支架12之間的距離，并使試樣中點(diǎn)、標(biāo)尺零點(diǎn)和恒載試驗(yàn)機(jī)壓力頭(恒載荷位置)在同一垂直方向上，擰緊緊固螺母6。將載荷施加系統(tǒng)的橡膠塞3以下部分浸泡在盛滿溶液的燒杯8內(nèi)，通過(guò)橡膠塞3蓋住燒杯8口并使用硅膠密閉，加熱圈15包裹在燒杯8外部進(jìn)行加熱，通過(guò)溫度控制器17和可控硅觸發(fā)器20控制加熱圈15對(duì)燒杯8進(jìn)行加熱，冷凝回流管1插入橡膠塞3收集溶液蒸汽并回流到燒杯8內(nèi)，該裝置使用于高溫溶液或沸騰鹽溶液環(huán)境下試樣承受恒徑向載荷的體系中。

本實(shí)施例中，反向力架上橫梁2采用40Cr鋼制作，反向力架下橫梁13和兩根反向立柱11采用哈式合金制作，熱電偶4套裝在聚四氟乙烯管內(nèi)，加熱圈15采用不銹鋼薄板制作。

本實(shí)施例中，徑向載荷通過(guò)與恒載荷試驗(yàn)機(jī)的施力軸9直接連接的壓力頭10直接作用于試樣5上，通過(guò)固定在恒載荷試驗(yàn)機(jī)立柱上的反向力架上橫梁2、與恒載荷試驗(yàn)機(jī)施力軸9連接的壓力頭10和固定在反向力架下橫梁13的導(dǎo)軌支架12加載。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明裝置操作簡(jiǎn)便，即可加載板狀試樣也可加載棒狀試樣，能夠保證加載力方向和大小的準(zhǔn)確性，也能有效控制加熱溫度、沸點(diǎn)程度，易于觀察試樣應(yīng)力腐蝕變化狀態(tài)。該裝置體積尺寸較小，適合在實(shí)驗(yàn)室中廣泛推廣使用，在鋼鐵、有色等大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)、檢測(cè)分析等領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用。