一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種在高溫高壓水環(huán)境下測試鎳基合金和奧氏體不銹鋼應力腐蝕開裂速率的試樣，尤其是涉及一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣。
【背景技術】
[0002]隨著社會的不斷發(fā)展和人類越來越重視環(huán)境保護在新時期的戰(zhàn)略高度，清潔能源的需求也日益增多。中國作為世界上最大的發(fā)展中國家和世界上最大的能源消耗國，我國政府和人民非常重視核能這一清潔能源，并且我國雖為核電行業(yè)后來者，但無論是老牌核電強國還是新興市場，如今都已無法忽略中國所扮演的角色。從亞洲、非洲、拉美、南美乃至歐洲，中國和核電走出去捷報頻傳。
[0003]目前，核電在發(fā)達國家能源中所占比例非常大，而我國作為耗能大國，政府又非常重視發(fā)展核能，但從目前的實際情況來看，核能在能源中的占有率還非常小，因此在我國發(fā)展核能之路任重道遠。眾所周知，影響核電發(fā)展的最重要的一個因素為核電安全，由于鎳基合金和奧氏體不銹鋼在高溫高壓水環(huán)境中具有非常好的力學性能和抗高溫耐腐蝕性能，所以在核電站的關鍵結構中大量選用此類材料。焊接作為工業(yè)中的裁縫大量運用在核電站蒸汽發(fā)生器和核電安全端中，而核電站的高溫高壓水環(huán)境會促使這些關鍵焊接結構件產生裂紋和缺陷，這些裂紋和缺陷會在應力腐蝕環(huán)境的作用下產生開裂現(xiàn)象，這些裂紋在腐蝕和高溫高壓環(huán)境下將隨時間不斷擴展，最終會導致核電站關鍵結構和設備斷裂或損壞。因此，奧氏體不銹鋼和鎳基合金材料在高溫高壓水環(huán)境下的應力腐蝕開裂問題是核電結構和設備長期安全服役的關鍵問題之一。
[0004]為了研究核電高溫高壓水環(huán)境下核電關鍵材料應力腐蝕開裂，國內外通常采用標準緊湊拉伸試樣進行模擬實驗。這種實驗結合核電材料的服役環(huán)境使用速率測定的試驗為一個比較新的方向，現(xiàn)有的一些類似技術，一般采用標準緊湊拉伸試樣，尺寸較大，需要拉伸試驗機進行拉伸加載，材料應力腐蝕開裂速率測試受到試驗設備限制，試驗設備復雜且費用昂貴，試驗效率低。因此，需要開發(fā)一種簡易的方便加載的小型緊湊拉伸試樣，用于測試裂尖應力腐蝕開裂狀態(tài)，為裂尖應力腐蝕開裂狀態(tài)測試試驗的普及以及核電站關鍵結構剩余壽命評估提供新途徑。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其結構簡單、實現(xiàn)方便且成本低，試驗操作方便，試驗效率高，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:包括試樣本體、左旋裂紋載荷加載螺桿和右旋裂紋載荷加載螺桿，所述試樣本體的形狀為長方體，所述試樣本體的上部豎直設置有疲勞裂紋缺口，所述疲勞裂紋缺口包括由上至下依次設置的預制開裂缺口、疲勞裂紋預制缺口和預制疲勞裂紋，所述試樣本體的上部水平設置有左旋螺紋孔和右旋螺紋孔，所述左旋螺紋孔和所述右旋螺紋孔對稱設置在預制開裂缺口的左右兩側，所述左旋螺紋孔和所述右旋螺紋孔的軸線位于一條水平線上，所述左旋裂紋載荷加載螺桿和所述左旋螺紋孔螺紋配合，所述右旋裂紋載荷加載螺桿和所述右旋螺紋孔螺紋配合，所述左旋裂紋載荷加載螺桿的右端設置有第一加載段，所述右旋裂紋載荷加載螺桿的左端設置有第二加載段。
[0007]上述的一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述試樣本體的左側上部設置有第一預制疲勞裂紋拉伸孔，所述試樣本體的右側上部設置有第二預制疲勞裂紋拉伸孔，所述第一預制疲勞裂紋拉伸孔與所述左旋螺紋孔相通，所述第二預制疲勞裂紋拉伸孔與所述右旋螺紋孔相通，所述第一預制疲勞裂紋拉伸孔和第二預制疲勞裂紋拉伸孔對稱設置。
[0008]上述的一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述第一預制疲勞裂紋拉伸孔和第二預制疲勞裂紋拉伸孔均為圓孔，所述第一預制疲勞裂紋拉伸孔和第二預制疲勞裂紋拉伸孔的半徑均為3.125mm，所述第一預制疲勞裂紋拉伸孔和第二預制疲勞裂紋拉伸孔的中心距為19mm。
[0009]上述的一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述左旋裂紋載荷加載螺桿的左端設置有第三加載段，所述右旋裂紋載荷加載螺桿的右端設置有第四加載段。
[0010]上述的一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述第一加載段、第二加載段、第三加載段和第四加載段的形狀均為正六面體。
[0011 ]上述的一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述第一加載段、第二加載段、第三加載段和第四加載段的端面外接圓直徑均為r，所述左旋裂紋載荷加載螺桿和右旋裂紋載荷加載螺桿的螺紋中經(jīng)為d，所述r和d相等。
[0012]上述的一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述第一加載段和第二加載段的長度均為1.25mm，所述左旋裂紋載荷加載螺桿和右旋裂紋載荷加載螺桿的長度均為14mm?18mm，所述第三加載段和第四加載段的長度均為3mm?5mm。
[0013]上述的一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述試樣本體的長度a為31.25mm，所述試樣本體的寬度b為30mm，所述試樣本體的高度h為12.5mm。
[0014]上述的一種測試應力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述疲勞裂紋缺口的長度為16.75mm。
[0015]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0016]1、本實用新型結構簡單、設計合理、實現(xiàn)方便且成本低。
[0017]2、本實用新型使用操作簡單，采用一個定力矩扳手同時夾住第一加載段和第二加載段，給第一加載段和第二加載段同時逆時針施力，可實現(xiàn)對試樣施加拉應力使試樣向兩端張開;在第一加載段和第二加載段順時針施力，可實現(xiàn)對試樣施加壓應力使試樣向兩端靠近，試驗過程中通過定力矩扳手達到加載力的測定。同樣的，也可以采用兩個定力矩扳手在第三加載段和第四加載段對試樣施加拉、壓應力，可以實現(xiàn)相同的效果。
[0018]3、采用本實用新型能夠使裂尖應力腐蝕開裂狀態(tài)的測試更加方便快捷，本實用新型的尺寸小，可以在高溫高壓環(huán)境中進行多個試樣的試驗，提高了試驗效率，節(jié)省了時間并可以達到對比效果，能有效提高測試結果的準確性。
[0019]4、本實用新型與現(xiàn)有試樣在應力腐蝕狀態(tài)測試試驗中裂尖區(qū)域具有相同的結構和應力腐蝕環(huán)境特征，因此本實用新型的測試結果可以和現(xiàn)有試樣的測試結果進行類比分析;但是本實用新型試樣的結構大大簡化，操作十分便利。
[0020]5、本實用新型自帶裂紋載荷加載螺桿，在整個試驗過程中不需要拉伸試驗機等其他大型拉伸設備，而且本實用新型的尺寸小，一次實驗中可以進行多個試樣的試驗，大大節(jié)省了試驗時間，提高了試驗效率。
[0021]6、本實用新型能夠為應力腐蝕開裂狀態(tài)測試試驗的普及以及核電站關鍵結構剩余壽命評估提供新途徑，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0022]下面通過附圖和實施例，對本實用新型做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0024]圖2為圖1的A處放大圖。
[0025]圖3為圖1的左視圖。
[0026]圖4為本實用新型去除左旋裂紋載荷加載螺桿和右旋裂紋載荷加載螺桿后的結構示意圖。
[0027]圖5為本實用新型左旋裂紋載荷加載螺桿的結構示意圖。
[0028]圖6為本實用新型右旋裂紋載荷加載螺桿的結構示意圖。
[0029]附圖標記說明:
[0030]1一試樣本體；2_1—左旋裂紋載荷加載螺桿；
[0031]2-2一右旋裂紋載荷加載螺桿；2_3—第一加載段；
[0032]2-4一第二加載段；2-5—第二加載段；2-6—第四加載段；
[0033]34一預制開裂缺口；3-2—疲勞裂紋預制缺口； 3-3—預制疲勞裂紋；
[0034]4一第一預制疲勞裂紋拉伸孔；5—第二預制疲勞裂紋拉伸孔。
【具體實施方式】
[0035]如圖1至圖6所