一種帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于材料實驗研究領(lǐng)域，具體為一種帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置。該裝置主要由高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、慢拉伸加載裝置、水化學(xué)控制系統(tǒng)、加載監(jiān)控系統(tǒng)四部分組成。高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)能夠提供動態(tài)高溫高壓水環(huán)境，慢拉伸加載裝置對高壓釜內(nèi)的試樣進行不同應(yīng)變速率拉伸，水化學(xué)控制系統(tǒng)控制高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)水化學(xué)參數(shù)，加載監(jiān)控系統(tǒng)用來調(diào)控和記錄釜內(nèi)試樣的拉伸曲線。高壓釜內(nèi)試樣固定在夾具上，加載軸上端連接夾具，下端連接轉(zhuǎn)接裝置。轉(zhuǎn)接裝置下端連接拉伸試驗機，通過拉伸試驗機實現(xiàn)試樣的慢應(yīng)變速率加載。本實用新型能在高溫高壓循環(huán)水環(huán)境下測試材料應(yīng)力腐蝕行為，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護麻煩等問題。
【專利說明】一種帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于材料實驗研究領(lǐng)域，更確切的說，涉及到一種帶高溫高壓循環(huán)水的慢應(yīng)變腐蝕開裂實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]核電是一種高效、清潔的能源，發(fā)展核電是解決我國經(jīng)濟發(fā)展與能源分布不均衡矛盾的一個重要途徑。目前商用核電站主要采用輕水堆，由于輕水堆核電站的服役環(huán)境為高溫高壓水(280-343°C、8-16MPa)，其壓力邊界如壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主管道等均承受一定的服役應(yīng)力。實踐表明，核電服役高溫高壓水中的應(yīng)力腐蝕開裂是影響核電設(shè)備長期安全運行的關(guān)鍵問題之一。因此，在實驗室中模擬核電高溫高壓水環(huán)境來研究壓力邊界材料的應(yīng)力腐蝕或環(huán)境致裂具有重要的意義。而開展這類研究首先必須解決高溫高壓水條件下慢拉伸實驗裝置問題。由于高溫高壓水實驗環(huán)境苛刻，對試驗裝置的高溫高壓密封性要求非常高，設(shè)備成套和技術(shù)難度大。目前該類成套設(shè)備被國外少數(shù)幾家大公司壟斷的局面，而且因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，使用和維護都非常麻煩。國內(nèi)相關(guān)設(shè)備廠家尚沒有制造該類成套設(shè)備的能力。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型目的在于提供一種帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，能在高溫高壓循環(huán)水環(huán)境下測試材料應(yīng)力腐蝕行為，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護麻煩等問題。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，該裝置設(shè)有高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、慢拉伸加載裝置，其中:
[0006]高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)包括:儲水罐、過濾器、高壓泵、預(yù)熱器、高壓釜、冷凝器、過濾閥、背壓閥、流量計，儲水罐的水流循環(huán)回路上依次設(shè)置過濾器、高壓泵、預(yù)熱器、高壓釜、冷凝器、過濾閥、背壓閥、流量計；儲水罐的水經(jīng)過濾器過濾后進入高壓泵、預(yù)熱器，然后進入高壓釜，從高壓釜流出后進入冷凝器冷卻，經(jīng)過濾閥、背壓閥、流量計，最后返回儲水罐；
[0007]慢拉伸加載裝置包括高溫拉伸組件、轉(zhuǎn)接組件、拉伸試驗機；高溫拉伸組件包括試樣夾具固定組件、緊湊拉伸試樣、試樣夾具、水冷加載軸，轉(zhuǎn)接組件包括加載軸轉(zhuǎn)接部件、力口載軸轉(zhuǎn)接部件與萬向轉(zhuǎn)接頭的轉(zhuǎn)接件、萬向轉(zhuǎn)接頭、防漏接水盤、萬向轉(zhuǎn)接頭與力傳感器的轉(zhuǎn)接件、力傳感器；
[0008]試樣夾具固定組件直接固定在高壓釜內(nèi)側(cè)的高壓釜釜蓋上，緊湊拉伸試樣固定于夾具:上夾具和下夾具之間；下夾具下方與水冷的加載軸螺紋連接，加載軸外部安裝水冷套，加載軸下端與轉(zhuǎn)接組件中的加載軸轉(zhuǎn)接部件螺紋連接，通過轉(zhuǎn)接組件連接拉伸試驗機的傳動裝置；
[0009]轉(zhuǎn)接組件中轉(zhuǎn)接件下端開內(nèi)螺紋，轉(zhuǎn)接件下連萬向轉(zhuǎn)接頭；力傳感器設(shè)置于下活動橫梁上面，轉(zhuǎn)接組件中轉(zhuǎn)接件外側(cè)部配合上防漏接水盤。
[0010]所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，試樣夾具固定組件設(shè)有上夾具固定螺帽、支座、支柱，支柱的一端與高壓釜釜蓋連接，支柱的另一端通過支座固定螺母安裝支座；上夾具的一端穿過支座，該端通過夾具固定螺母緊固于支座，上夾具的另一端夾持緊湊拉伸試樣的一端；下夾具的一端與加載軸連接，下夾具的另一端夾持緊湊拉伸試樣的另一端。
[0011]所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，儲水罐的下端有兩個進氣口，分別連接一個氮氣罐和一個氧氣罐，儲水罐的下端還有一個出液口和一個排液口，儲水罐的上部設(shè)有加液口和出氣口，儲水罐的出氣口連有排氣裝置。
[0012]所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，高壓泵前后端分別連接一個過濾器和一個安全閥，背壓閥前后端分別連接一個過濾閥和一個流量計。 [0013]所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，高壓釜下端的高壓釜釜蓋固定在拉伸試驗機立柱上的高壓釜固定平臺上，高壓釜釜蓋與此高壓釜固定平臺用螺栓相連，高壓釜釜蓋下方有三個調(diào)平螺栓，保證高壓釜釜蓋水平；高壓釜的進、出水口設(shè)在高壓釜釜蓋的側(cè)面，高壓釜內(nèi)側(cè)的出水口上連接不銹鋼管，不銹鋼管伸入高壓釜釜體底部，高壓釜外側(cè)的進水口連接壓力表和爆破閥。
[0014]所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，拉伸試驗機的立柱加長，通過加長的立柱增加高壓釜的固定空間，以及高壓釜釜蓋和高壓釜釜體的開合操作空間。
[0015]所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，高壓釜的釜體底部與穿過上固定橫梁中心孔位置的單升降吊臂連接，通過單升降吊臂實現(xiàn)升降。
[0016]所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，還設(shè)有水化學(xué)控制系統(tǒng)和加載監(jiān)測系統(tǒng)，水化學(xué)控制系統(tǒng)為控制柜，加載監(jiān)測系統(tǒng)包括前置變形檢測探頭、同步記錄電腦；高溫高壓循環(huán)水控制柜連接高壓泵、預(yù)熱器、高壓釜，控制柜分別控制高壓泵的開關(guān)、預(yù)熱器的控溫、高壓釜的控溫；拉伸試驗機和加載監(jiān)測系統(tǒng)連接。
[0017]本實用新型的有益效果是:
[0018]1、一種帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸試驗裝置，該裝置設(shè)有高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、慢拉伸加載裝置、水化學(xué)控制系統(tǒng)、加載監(jiān)控系統(tǒng)四部分組成。高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)能夠提供動態(tài)高溫高壓水環(huán)境，慢拉伸加載裝置對高壓釜內(nèi)的試樣進行不同應(yīng)變速率的拉伸，水化學(xué)控制系統(tǒng)控制高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)水化學(xué)參數(shù)，加載監(jiān)控系統(tǒng)用來調(diào)控和記錄釜內(nèi)試樣的拉伸曲線。本實用新型直接改造自國產(chǎn)常溫慢拉伸試驗機，成本低廉、操作簡單、穩(wěn)定安全。
[0019]2、本實用新型實現(xiàn)計算機自動控制和數(shù)據(jù)采集試樣拉伸曲線，運行穩(wěn)定，安全可
O
[0020]3、本實用新型的高溫高壓水循環(huán)水系統(tǒng)可以控制實驗溶液的溫度、壓力、流速等參數(shù)，根據(jù)實驗要求可以加入特殊離子。
[0021]4、本實用新型的高溫高壓水循環(huán)水系統(tǒng)的儲水罐經(jīng)過特殊改進，能較快調(diào)節(jié)實驗溶液中的氣體含量。
[0022]5、本實用新型的加載軸水冷套采用特殊的壓力平衡設(shè)計，保證加載軸在拉伸實驗過程中不受高壓釜內(nèi)的壓力影響，使實驗更加精確。[0023]6、本實用新型可以通過調(diào)平螺栓調(diào)平高壓釜釜蓋，通過轉(zhuǎn)接組件使載荷的重心在加載軸的延長線上，保證試樣只受垂直向下的力。
[0024]7、本實用新型可以防止高溫部分的水泄漏引起拉伸試驗機失效問題。
[0025]8、本實用新型原位于低溫拉伸試驗機的固定橫梁中心位置的力傳感器被移到下活動橫梁上面，用來檢測加上立柱間高壓釜后作用于試樣上的力。
[0026]9、本實用新型水化學(xué)控制系統(tǒng)可以控制預(yù)熱器、高壓釜中水溶液的溫度、壓力、溶解氧(D0)等，控制高壓泵的啟動，并且提供超壓保護。加載監(jiān)控系統(tǒng)主要包括前置變形檢測探頭、同步記錄電腦，可以自動調(diào)控和記錄試樣變形曲線。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型整個裝置結(jié)構(gòu)圖。圖1中，1、儲水罐；2、過濾器；3、高壓泵；4、預(yù)熱器；5、轉(zhuǎn)接組件；6、下橫梁活動區(qū)；7、高壓釜；8、單升降吊臂；9、冷凝器；10、過濾閥；
11、背壓閥；12、流量計；13、排氣裝置；14、控制柜；15、高溫拉伸組件；16、立柱；17、高壓釜固定平臺；18、上固定橫梁；V1、V2、V3為手動調(diào)節(jié)閥；S1為安全閥；S2為爆破閥；G1、G2為N2罐和O2罐；A1為拉伸試驗機；A2為前置變形檢測探頭；A3為同步記錄電腦。
[0028]圖2為本實用新型高溫拉伸組件的示意圖。圖2中，15a、上夾具固定螺帽；15b、支座；15c、支柱；15d、緊湊拉伸試樣；15e、上夾具；15f、下夾具；15g、高壓釜釜蓋；15h、水冷套；151、加載軸。
[0029]圖3為本實用新型轉(zhuǎn)接組件的示意圖。圖3中，5a、加載軸轉(zhuǎn)接部件；5b是加載軸轉(zhuǎn)接部件5a與萬向轉(zhuǎn)接頭5c的轉(zhuǎn)接件；5c、萬向轉(zhuǎn)接頭；5d、防漏接水盤；5e是萬向轉(zhuǎn)接頭5c與力傳感器5f的轉(zhuǎn)接件；5f、力傳感器；5g、下活動橫梁。
[0030]圖4為實驗測得的高溫高壓循環(huán)B+Li水中304不銹鋼的慢應(yīng)變拉伸曲線。
【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，本實用新型提供了一種能在高溫高壓循環(huán)水環(huán)境下為材料提供慢應(yīng)變速率拉伸的試驗裝置，該裝置主要由高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、慢拉伸加載裝置、水化學(xué)控制系統(tǒng)、加載監(jiān)控系統(tǒng)四部分組成。高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)能夠提供動態(tài)高溫高壓水環(huán)境，慢拉伸加載裝置對高壓釜內(nèi)的試樣進行不同應(yīng)變速率的拉伸，水化學(xué)控制系統(tǒng)控制高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)的水化學(xué)參數(shù)，加載監(jiān)控系統(tǒng)用來調(diào)控和記錄釜內(nèi)試樣的慢應(yīng)變拉伸曲線，具體如下:
[0032]高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)主要由儲水罐1、過濾器2、高壓泵3、預(yù)熱器4、高壓釜7、冷凝器9、過濾閥10、背壓閥11、流量計12、排氣裝置13組成，儲水罐I的水流循環(huán)回路上依次設(shè)置過濾器2、高壓泵3、預(yù)熱器4、高壓釜7、冷凝器9、過濾閥10、背壓閥11、流量計12，儲水罐I的水經(jīng)過過濾器2過濾后進入高壓泵3、預(yù)熱器4，然后進入高壓釜7，從高壓釜7流出后進入冷凝器9冷卻，經(jīng)過背壓閥11、流量計12，最后返回儲水罐I ;其中，循環(huán)回路的一段:高壓泵3與預(yù)熱器4為常溫高壓段；循環(huán)回路的另一段:預(yù)熱器4、高壓釜7與冷凝器9為高溫高壓段；循環(huán)回路的另一段:冷凝器9、過濾閥10與背壓閥11為常溫高壓段；其他部分為常溫常壓段。
[0033]慢拉伸加載裝置包括高溫拉伸組件15、轉(zhuǎn)接組件5、拉伸試驗機Al，高溫拉伸組件15主要包括上夾具固定螺帽15a、固定支座15b、支柱15c、緊湊拉伸試樣15d (CT試樣)、試樣夾具(上夾具15e和下夾具15f)、水冷加載軸(加載軸15i和水冷套15h)，轉(zhuǎn)接組件5包括加載軸轉(zhuǎn)接部件5a、加載軸轉(zhuǎn)接部件5a與萬向轉(zhuǎn)接頭5c的轉(zhuǎn)接件5b、萬向轉(zhuǎn)接頭5c、防漏接水盤5d、萬向轉(zhuǎn)接頭5c與力傳感器5f的轉(zhuǎn)接件5e、力傳感器5f、銷子。本實用新型中，拉伸試驗機Al為由西安力創(chuàng)材料檢測技術(shù)有限公司生產(chǎn)的WDML-50KN微機控制低溫應(yīng)力腐蝕慢拉伸試驗機。
[0034]本實用新型帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，還設(shè)有水化學(xué)控制系統(tǒng)和加載監(jiān)測系統(tǒng)，水化學(xué)控制系統(tǒng)為控制柜14，加載監(jiān)測系統(tǒng)主要包括前置變形檢測探頭A2、同步記錄電腦A3。高溫高壓循環(huán)水控制柜14連接高壓泵3、預(yù)熱器4、高壓釜7，可以控制高壓泵3的開關(guān)、預(yù)熱器4的控溫、高壓釜7的控溫，并提供過壓等安全保護，拉伸試驗機和加載監(jiān)測系統(tǒng)連接。
[0035]高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)中有一個IOL的不銹鋼儲水罐I，儲水罐I為這個循環(huán)水回路提供水源，試驗后的水經(jīng)過一系列冷卻過濾后又重新回到儲水罐1，整個高溫高壓循環(huán)水形成一個封閉的回路。細長儲水罐I下端有兩個進氣口，這兩個進氣口分別連接一個氮氣罐Gl和一個氧氣罐G2，可以調(diào)節(jié)儲水罐I中的氣體含量，儲水罐I上端有一個加液口、一個出氣口，出氣口連接一個排氣裝置13，可將儲水罐I中的空氣排出，而又使外界空氣無法進入儲水罐I。這樣的儲水罐形狀設(shè)計，可以較快調(diào)節(jié)實驗溶液中的氣體含量。儲水罐I的下端還有一個出液口和一個排液口:所述的出液口上有一個手動調(diào)節(jié)閥VI，用來控制進入循環(huán)水回路中溶液的流量；所述的排液口上也有一個手動調(diào)節(jié)閥V2，用來控制是否排出儲水罐I中的水。高壓泵3前后端分別連接一個過濾器2和一個安全閥SI，背壓閥11前后端分別連接一個過濾閥10和一個流量計12。
[0036]打開儲水罐I下部出水口前面的手動調(diào)節(jié)閥VI，溶液進入過濾器2，過濾器2可以過濾溶液中的大顆粒雜質(zhì)。然后溶液進入高壓泵3，經(jīng)預(yù)熱器4加熱后進入高壓釜7。高壓釜7自身帶有加熱裝置，可對水進行二次加熱。水流出高壓釜7后進入冷凝器9冷卻至室溫，經(jīng)過濾閥10到背壓閥11，過濾閥10可過濾雜質(zhì)來保護背壓閥11。水經(jīng)背壓閥11后變?yōu)槌海?jīng)過流量計12最后流回儲水罐I的回液口，儲水罐I的的回液口處設(shè)有手動調(diào)節(jié)閥V3，用來控制是否向儲水罐I回液。
[0037]高壓釜7為316不銹鋼釜，容積3L，設(shè)計溫度和壓力為360°C、25MPa。為了便于加載，高壓釜7倒置于拉伸試驗機Al的底座上兩立柱16之間，即高壓釜釜蓋15g朝下，高壓釜底朝上。高壓釜釜蓋15g部位連接的拉伸組件15下方設(shè)置與高壓釜7內(nèi)試樣連接的轉(zhuǎn)接組件5，轉(zhuǎn)接組件5下方為下橫梁活動區(qū)6，下橫梁活動區(qū)6能通過拉伸試驗機Al的底座內(nèi)部安裝的電機同步上下傳動。高壓釜7下端的高壓釜釜蓋15g固定在拉伸試驗機立柱16上的高壓釜固定平臺17上，高壓釜釜蓋15g與高壓釜固定平臺17用螺栓相連，高壓釜釜蓋15g下方有三個調(diào)平螺栓，保證高壓釜釜蓋15g水平。高壓釜7的進、出水口設(shè)在高壓釜釜蓋15g的側(cè)面，高壓釜釜蓋15g上預(yù)留三個高溫電化學(xué)電極接口并有堵頭封死。高壓釜內(nèi)側(cè)的出水口上連接不銹鋼管，不銹鋼管伸入高壓釜釜體底部，高壓釜7外側(cè)的進水口連接安全壓力表和爆破閥S2。高壓釜7外側(cè)進出水口分別加有一個通氣手動調(diào)節(jié)閥和一個排液手動調(diào)節(jié)閥。為了提供相應(yīng)的高壓釜7的固定空間和方便高壓釜釜蓋15g和高壓釜釜體的開合操作，原低溫慢拉伸試驗機Al的立柱16進行了一定量的加長。高壓釜釜體底部與穿過上固定橫梁18中心孔位置的單升降吊臂8連接，通過單升降吊臂8實現(xiàn)高壓釜7的升降。
[0038]如圖2所示，本實用新型提供高溫高壓循環(huán)水環(huán)境慢應(yīng)變拉伸試驗裝置的高溫拉伸組件15,具體如下:
[0039]試樣固定組件包括:1個上夾具固定螺母15a、I個支座15b、4根支柱15c、4個支座固定螺母，試樣固定組件直接固定在高壓釜7內(nèi)側(cè)的高壓釜釜蓋15g上，利用試樣夾具固定組件將緊湊拉伸試樣15d (CT試樣)固定于夾具(上夾具15e和下夾具15f)之間。下夾具15f下方與加載軸15i螺紋連接，通過轉(zhuǎn)接組件5連接拉伸試驗機的傳動裝置。加載軸15?外部安裝水冷套15h，加載軸15i與水冷套15h形成水冷加載軸，加載軸15i下端與轉(zhuǎn)接組件5中加載軸轉(zhuǎn)接組件5a螺紋連接(見圖3)。加載軸15i有壓力平衡設(shè)計，在實驗過程中加載軸15i上的壓力就能保持平衡，使得釜內(nèi)的高壓對加載軸沒有影響，加載軸15i和水冷套15h之間采用密封組合，使得加載軸15i在運動時保持良好的動密封性能。
[0040]本實用新型試樣夾具固定組件的上夾具固定螺帽15a、支座15b、支柱15c中，支柱15c的一端與高壓爸爸蓋15g連接,支柱15c的另一端通過支座固定螺母安裝支座15b ;上夾具15e的一端穿過支座15b,該端通過夾具固定螺母15a緊固于支座15b,上夾具15e的另一端夾持緊湊拉伸試樣15d的一端；下夾具15f的一端與加載軸15i連接，下夾具15f的另一端夾持緊湊拉伸試樣15d的另一端。
[0041]如圖3所示，本實用新型提供高溫高壓循環(huán)水環(huán)境慢應(yīng)變拉伸試驗裝置的轉(zhuǎn)接組件5,具體如下:
[0042]加載軸轉(zhuǎn)接部件5a上端開內(nèi)螺紋，與加載軸15i連接。加載軸轉(zhuǎn)接部件5a下端開槽，并在槽側(cè)面打通孔，可與轉(zhuǎn)接件5b通過銷子連接，通過下橫梁活動區(qū)6中的上下活動，方便高壓釜的相關(guān)開合操作。原來力傳感器5f在原國產(chǎn)拉伸試驗機Al上固定橫梁18中心位置，為了檢測加上立柱間高·壓釜7后，作用于緊湊拉伸試樣15d (CT試樣)上的力，力傳感器5f被移到下活動橫梁5g上面。加載軸轉(zhuǎn)接部件5a與萬向轉(zhuǎn)接頭5c的轉(zhuǎn)接件5b下端開有內(nèi)螺紋，轉(zhuǎn)接件5b下連萬向轉(zhuǎn)接頭5c，安裝萬向轉(zhuǎn)接頭5c避免加載軸15i與拉伸試驗機Al傳動軸上力傳感器5f上端內(nèi)螺孔的中心偏離問題，保證拉伸力在加載軸15i的延長線上。萬向轉(zhuǎn)接頭5c與力傳感器5f的轉(zhuǎn)接件5e用于連接萬向轉(zhuǎn)接頭5c和力傳感器5f，轉(zhuǎn)接件5e的外側(cè)部配合上防漏接水盤5d。防漏接水盤5d的作用在于，預(yù)防水冷套15h內(nèi)部冷卻水和高壓水泄漏下墜引起拉伸試驗機中的拉伸件生銹和導(dǎo)線短路。力傳感器5f下端內(nèi)部開孔與下橫梁活動區(qū)6的可伸縮拉伸件螺紋連接。
[0043]本實用新型運行這套帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，包括如下步驟:
[0044]1、儲水罐注水。關(guān)閉手動調(diào)節(jié)閥V1、V2，打開儲水罐I上面的加液口，注入實驗用水。當(dāng)水位到達儲水罐I高度約9/10時，注水完畢。
[0045]2、裝試樣。通過單升降吊臂8使高壓釜釜體上移，分開高壓釜釜體和高壓釜釜蓋后，將緊湊拉伸試樣15d放入夾具:上夾具15e、下夾具15f之間，使用兩個銷子連接緊湊拉伸試樣15d和夾具，擰緊上夾具固定螺帽15a，緊湊拉伸試樣15d通過四個支柱15c固定在高壓釜內(nèi)側(cè)的高壓釜釜蓋15g上。
[0046]3、擰緊高壓釜。裝完試樣后，通過單升降吊臂8使高壓釜釜體下移，擰出高壓釜釜蓋15g上起頂螺栓，使高壓釜釜體和高壓釜固定平臺17上高壓釜釜蓋15g充分結(jié)合，然后擰緊高壓釜7下面的主螺栓，使高壓釜完全密封。
[0047]4、通循環(huán)水。打開儲水罐I手動調(diào)節(jié)閥Vl和循環(huán)回路進出液管道的手動調(diào)節(jié)閥，使儲水罐I與回路接通，打開高溫高壓循環(huán)水控制柜14，打開高壓泵3的開關(guān)按鈕，將儲水罐I的水送入回路；
[0048]5、循環(huán)水升壓。當(dāng)循環(huán)水開始流回儲水罐I時，向內(nèi)緩慢擰緊背壓閥11，此時壓力逐漸上升，直到達到實驗壓力。
[0049]6、循環(huán)水加熱。加熱前打開冷凝器9和加載軸水冷套15h的自來水開關(guān)，設(shè)定實驗溫度，然后開啟控制柜14上的預(yù)熱器4和高壓釜7控溫按鈕，此時釜內(nèi)的溫度逐漸上升，直到溫度穩(wěn)定。
[0050]7、試樣加載。開啟同步記錄電腦A3的拉伸控制軟件，設(shè)定拉伸實驗的參數(shù)(如控制模式、拉伸速率、停機條件等)，通過控制軟件調(diào)整轉(zhuǎn)接組件5位置，銷連接高溫拉伸組件15和轉(zhuǎn)接組件5，原始應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值規(guī)零后設(shè)定拉伸曲線保存位置和名字，開啟自動加載。此時同步記錄電腦A3控制拉伸試驗機Al的運行，實驗數(shù)據(jù)自動保存預(yù)定電腦硬盤位置。
[0051]8、停止實驗。當(dāng)拉伸實驗達到設(shè)定的條件后，停止同步記錄電腦A3上的拉伸控制軟件，保存實驗數(shù)據(jù)，通過同步記錄電腦A3的拉伸控制軟件微量上調(diào)下活動橫梁5g位置清除剩余力，取出轉(zhuǎn)接組件5中銷子，然后關(guān)閉高溫高壓循環(huán)水控制柜14上的預(yù)熱器4和高壓釜7的加熱開關(guān)，此時釜內(nèi)溫度逐漸降低，當(dāng)?shù)竭_室溫后，向外調(diào)節(jié)背壓閥11，使壓力降低為零，關(guān)閉高壓泵3，然后關(guān)閉冷凝器9和加載軸水冷套15h的冷卻水，實驗結(jié)束。
[0052]9、取試樣。擰緊循環(huán)回路進出液管道的手動調(diào)節(jié)閥，擰開高壓釜7側(cè)面進出水口側(cè)路加載的手動調(diào)節(jié)閥，通氣排除高壓釜7釜內(nèi)溶液，松開高壓釜釜蓋15g下面的主螺栓，擰進高壓釜釜蓋15g上起頂螺栓使高壓釜釜蓋15g與高壓釜釜體分離，通過單升降吊臂8使高壓釜釜體上升，松開上夾具固定螺帽15a，拔出試樣和夾具連接銷子，取出試樣清洗、干燥、備用。
[0053]實施例1
[0054]國產(chǎn)核級304不銹鋼在300°C、10MPa、溶氧(DO)飽和的高溫高壓循環(huán)B+Li水中的
慢拉伸試驗。
[0055]實驗材料為敏化態(tài)國產(chǎn)核級304不銹鋼。熱處理制度為固溶態(tài)304不銹鋼650°C保溫24h，隨爐冷。根據(jù)ASTM E399，1/2T緊湊拉伸試樣(CT試樣)加工厚度(B)為12.5mm,寬度(W)為25_，長度(H)為24mm。1/2T緊湊拉伸試樣(CT試樣)表面經(jīng)過打磨拋光，然后再空氣中進行疲勞使其產(chǎn)生預(yù)制4_長的裂紋。把試樣固定在夾具上，擰緊高壓釜，通循環(huán)溶液。等溶液流回儲水罐時，然后調(diào)節(jié)背壓閥使壓力為lOMPa，預(yù)熱器設(shè)定溫度為320°C，高壓釜設(shè)定溫度為300°C，啟動加熱開關(guān)。實驗溶液中含有1500mg/kg的B、2.3mg/kg的Li，實驗溶液達到預(yù)定溫度穩(wěn)定后，原始應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值清零，通過拉伸試驗機將試樣以I X 1-5S-1和5 X IO-6S-1拉伸速率加載。實驗進行24h后停止加熱，停止記錄拉伸數(shù)據(jù)，開始降溫，關(guān)閉循環(huán)水。圖4為300°C、IOMPa, DO飽和的高溫高壓循環(huán)B+Li水中304不銹鋼的拉伸曲線。從圖中可以看出，高溫水中304不銹鋼拉伸率增加時，最大抗拉強度基本維持不變，延伸率增加。應(yīng)變速率降低，位錯運動更加困難，304不銹鋼的延伸率有所減少，預(yù)示著高溫水環(huán)境304不銹鋼應(yīng)力腐蝕敏感性增加。整個實驗過程中系統(tǒng)運行穩(wěn)定，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用維護都比較方便，沒有出現(xiàn)泄露問題。
【權(quán)利要求】
1.一種帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，其特征在于:該裝置設(shè)有高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、慢拉伸加載裝置，其中: 高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)包括:儲水罐(I)、過濾器(2)、高壓泵(3)、預(yù)熱器(4)、高壓釜(7)、冷凝器(9)、過濾閥(10)、背壓閥(11)、流量計(12)，儲水罐(I)的水流循環(huán)回路上依次設(shè)置過濾器(2)、高壓泵(3)、預(yù)熱器(4)、高壓釜(7)、冷凝器(9)、過濾閥(10)、背壓閥(11)、流量計(12)； 慢拉伸加載裝置包括高溫拉伸組件(15)、轉(zhuǎn)接組件(5)、拉伸試驗機(Al);高溫拉伸組件(15)包括試樣夾具固定組件、緊湊拉伸試樣(15d)、試樣夾具、水冷加載軸，轉(zhuǎn)接組件(5)包括加載軸轉(zhuǎn)接部件(5a)、加載軸轉(zhuǎn)接部件(5a)與萬向轉(zhuǎn)接頭(5c)的轉(zhuǎn)接件(5b)、萬向轉(zhuǎn)接頭(5c)、防漏接水盤(5d)、萬向轉(zhuǎn)接頭(5c)與力傳感器(5f)的轉(zhuǎn)接件(5e)、力傳感器(5f)； 試樣夾具固定組件直接固定在高壓釜(7)內(nèi)側(cè)的高壓釜釜蓋(15g)上，緊湊拉伸試樣(15d)固定于夾具:上夾具(15e)和下夾具(15f)之間；下夾具(15f )下方與水冷的加載軸(15i)螺紋連接，加載軸(15i)外部安裝水冷套(15h)，加載軸(15i)下端與轉(zhuǎn)接組件(5)中的加載軸轉(zhuǎn)接部件(5a)螺紋連接，通過轉(zhuǎn)接組件(5)連接拉伸試驗機(Al)的傳動裝置； 轉(zhuǎn)接組件(5)中轉(zhuǎn)接件(5b)下端開內(nèi)螺紋，轉(zhuǎn)接件(5b)下連萬向轉(zhuǎn)接頭(5c);力傳感器(5f)設(shè)置于下活動橫梁(5g)上面，轉(zhuǎn)接組件(5)中轉(zhuǎn)接件(5e)外側(cè)部配合上防漏接水盤(5d)。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，其特征在于:試樣夾具固定組件設(shè)有上夾具固定螺帽(15a)、支座(15b)、支柱(15c)，支柱(15c)的一端與高壓爸爸蓋(15g)連接,支柱(15c)的另一端通過支座固定螺母安裝支座(15b);上夾具(15e)的一端穿過支座(15b),該端通過夾具固定螺母(15a)緊固于支座(15b),上夾具(15e)的另一端夾持緊湊拉伸試樣(15d)的一端；下夾具(15f)的一端與加載軸(15i )連接，下夾具(15f)的另一端夾持緊湊拉伸試樣(15d)的另一端。
3.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，其特征在于:儲水罐(I)的下端有兩個進氣口，分別連接一個氮氣罐(Gl)和一個氧氣罐(G2 )，儲水罐(I)的下端還有一個出液口和一個排液口，儲水罐(I)的上部設(shè)有加液口和出氣口，儲水罐(I)的出氣口連有排氣裝置(13)。
4.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，其特征在于:高壓泵(7)前后端分別連接一個過濾器(2)和一個安全閥(SI)，背壓閥(11)前后端分別連接一個過濾閥(10 )和一個流量計(12 )。
5.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，其特征在于:高壓釜(7)下端的高壓釜釜蓋(15g)固定在拉伸試驗機立柱(16)上的高壓釜固定平臺(17)上，高壓釜釜蓋(15g)與此高壓釜固定平臺(17)用螺栓相連，高壓釜釜蓋(15g)下方有三個調(diào)平螺栓，保證高壓釜釜蓋水平；高壓釜(7)的進、出水口設(shè)在高壓釜釜蓋(15g)的側(cè)面，高壓釜(7)內(nèi)側(cè)的出水口上連接不銹鋼管，不銹鋼管伸入高壓釜釜體底部，高壓釜(7)外側(cè)的進水口連接壓力表和爆破閥(S2 )。
6.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，其特征在于:拉伸試驗機(Al)的立柱(16)加長，通過加長的立柱(16)增加高壓釜(7)的固定空間，以及高壓釜釜蓋(15g)和高壓釜釜體的開合操作空間。
7.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，其特征在于:高壓釜(7)的釜體底部與穿過上固定橫梁(18)中心孔位置的單升降吊臂(8)連接，通過單升降吊臂(8)實現(xiàn)升降。
8.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的慢拉伸實驗裝置，其特征在于:還設(shè)有水化學(xué)控制系統(tǒng)和加載監(jiān)測系統(tǒng)，水化學(xué)控制系統(tǒng)為控制柜(14)，加載監(jiān)測系統(tǒng)包括前置變形檢測探頭(A2)、同步記錄電腦(A3);高溫高壓循環(huán)水控制柜(14)連接高壓泵(3)、預(yù)熱器(4)、高壓釜(7)，控制柜(14)分別控制高壓泵(3)的開關(guān)、預(yù)熱器(4)的控溫、高壓釜(7)的控溫；拉伸試驗機(Al)和加載監(jiān)測`系統(tǒng)連接。
【文檔編號】G01N17/00GK203465154SQ201320604689
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】劉俠和, 吳欣強, 韓恩厚, 王翔 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所