高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料性能測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)機(jī)架，在試驗(yàn)機(jī)架上固定設(shè)置蒸汽箱和疲勞試驗(yàn)機(jī)，疲勞試驗(yàn)機(jī)實(shí)現(xiàn)疲勞試樣的高頻循環(huán)加載，試樣穿過(guò)蒸汽箱，試樣的兩端分別與蒸汽箱可旋轉(zhuǎn)密封連接，試樣的中間部分暴露在蒸汽箱的內(nèi)部環(huán)境中，蒸汽箱包括蒸汽輸入端和蒸汽輸出端，蒸汽箱的蒸汽輸入端連接蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器由一水箱供水，水箱上設(shè)置除氧裝置，蒸汽箱的蒸汽輸出端連接一個(gè)冷凝器，冷凝器上連接含氧量測(cè)量裝置。本發(fā)明還公開(kāi)了相關(guān)試驗(yàn)方法，采用的蒸汽發(fā)生器能夠產(chǎn)生穩(wěn)定流量的水蒸氣，通過(guò)溶氧量測(cè)試裝置和蒸汽溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠最大程度地模擬實(shí)際構(gòu)件的工作環(huán)境。
【專利說(shuō)明】高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料性能測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)作為電力裝備的核心部件，其設(shè)計(jì)和制造水平反映著科技創(chuàng)新的實(shí)力。汽輪機(jī)的葉片作為能源動(dòng)力部件，其安全與可靠性直接關(guān)系到電站機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。例如，在末級(jí)葉片區(qū)，直徑和轉(zhuǎn)速較大，離心力和交變應(yīng)力共同作用，工作載荷復(fù)雜，并在濕蒸汽環(huán)境中工作。汽輪機(jī)葉片復(fù)雜的工作條件和惡劣的服役環(huán)境，極易引起疲勞破壞。葉片及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、葉片材料的選擇等因素都迫切需要服役環(huán)境下的疲勞強(qiáng)度和壽命數(shù)據(jù)，有必要提供蒸汽環(huán)境條件下的試驗(yàn)裝置。常規(guī)的腐蝕疲勞試驗(yàn)機(jī)未配置高溫蒸汽的產(chǎn)生裝置及其循環(huán)系統(tǒng)，現(xiàn)有中國(guó)專利《一種腐蝕環(huán)境下疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)環(huán)境裝置》(申請(qǐng)?zhí)?200810167021.7)、《一種腐蝕環(huán)境下的疲勞試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)》(申請(qǐng)?zhí)?201310360438.6)、《一種用于疲勞性能試驗(yàn)的鹽霧環(huán)境裝置》和《一種帶高溫高壓循環(huán)水的腐蝕疲勞試驗(yàn)裝置》(申請(qǐng)?zhí)?200920270850.8)等都提供了開(kāi)展疲勞試驗(yàn)的溶液環(huán)境裝置，但不能滿足高溫蒸汽環(huán)境的要求。此外，葉片的服役環(huán)境中，濕蒸汽中的含氧量一般低于I ppm，這對(duì)蒸汽疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提出的新挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，通過(guò)模擬材料的服役環(huán)境，來(lái)精確的獲得疲勞壽命。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是，包括試驗(yàn)機(jī)架，在所述試驗(yàn)機(jī)架上固定設(shè)置蒸汽箱和疲勞試驗(yàn)機(jī)，所述疲勞試驗(yàn)機(jī)實(shí)現(xiàn)疲勞試樣的高頻循環(huán)加載，所述試樣穿過(guò)所述蒸汽箱，所述試樣的兩端分別與所述蒸汽箱可旋轉(zhuǎn)密封連接，所述試樣的中間部分暴露在所述蒸汽箱的環(huán)境中，所述蒸汽箱包括蒸汽輸入端和蒸汽輸出端，所述蒸汽箱的蒸汽輸入端連接蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器由一水箱供水，所述水箱上設(shè)置除氧裝置，所述蒸汽箱的蒸汽輸出端連接一個(gè)冷凝器，所述冷凝器上連接含氧量測(cè)量裝置。
[0005]進(jìn)一步，所述蒸汽箱的上下端截面設(shè)有試樣安裝孔，所述試樣與所述試樣安裝孔之間通過(guò)硅膠密封連接。
[0006]進(jìn)一步，所述疲勞試驗(yàn)機(jī)包括上部激振和載荷傳遞裝置和下部底座和地腳裝置，所述上部激振和載荷傳遞裝置安裝在所述蒸汽箱上方的試驗(yàn)機(jī)架上，所述下部底座用于固定試樣，所述試樣穿過(guò)所述蒸汽箱安裝在所述上部載荷傳遞裝置和下部底座上。
[0007]進(jìn)一步，所述除氧裝置包括所述水箱上設(shè)置進(jìn)氣端和出氣端以及氮?dú)馄浚龅獨(dú)馄客ㄟ^(guò)閥門連接所述進(jìn)氣端，所述出氣端通過(guò)閥門連接至大氣，所述氮?dú)馄繉?duì)所述水箱內(nèi)充入氮?dú)?，將水箱水?nèi)的氧氣通過(guò)所述出氣端排出水箱。[0008]進(jìn)一步，所述含氧量測(cè)量裝置包括所述冷凝器后方連接的冷凝液收集器，所述冷凝液收集器后方通過(guò)閥門連接溶氧量測(cè)試器，所述冷凝器收集器還通過(guò)閥門連接至大氣，所述溶氧量測(cè)試器通過(guò)閥門連接一個(gè)真空泵，所述真空泵用于每次測(cè)量前抽空所述溶氧量測(cè)試器及其管路中的空氣，在所述溶氧量測(cè)試器內(nèi)安裝溶氧儀，所述溶氧儀對(duì)所述溶氧量測(cè)試器的冷凝液進(jìn)行溶氧量的測(cè)定。
[0009]進(jìn)一步，所述蒸汽箱內(nèi)設(shè)置一個(gè)熱電偶，所述蒸汽箱的下方通過(guò)閥門設(shè)置排水管。
[0010]一種上述高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，其特征是，包括如下步驟:
第一步:制取試樣，所述試樣包括螺紋夾持段、光滑平行段和中間圓弧段組成；
第二步:連接安裝所述試驗(yàn)系統(tǒng)，將所述試樣安裝在所述試樣加載裝置上；
第三步:向水箱中注入去離子水，通過(guò)所述除氧裝置對(duì)水箱內(nèi)的去離子水進(jìn)行除氧； 第四步:開(kāi)啟并調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器，監(jiān)測(cè)蒸氣箱使其達(dá)到試驗(yàn)溫度；
第五步:通過(guò)含氧量測(cè)量裝置對(duì)冷凝水的含氧量進(jìn)行測(cè)試；
第六步:如果冷凝水的含氧量測(cè)定值小于等于規(guī)定值，則進(jìn)入第七步，如果冷凝水的含氧量大于規(guī)定值，則加大除氧裝置對(duì)水箱內(nèi)去離子水的除氧力度，再次進(jìn)行含氧量測(cè)試，直到冷凝水的含氧量滿足要求；
第七步:開(kāi)啟所述疲勞試驗(yàn)機(jī)，設(shè)置加載力，對(duì)所述試樣進(jìn)行高頻疲勞試驗(yàn)，獲得試樣的疲勞壽命。
[0011]進(jìn)一步，所述試樣的平行段直徑應(yīng)小于等于蒸汽箱上下端的孔徑，中間弧段的最小直徑及弧度大小按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣的尺寸要求執(zhí)行，所述第一步還包括對(duì)所述試樣進(jìn)行打磨清洗的步驟。
[0012]進(jìn)一步，所述第五步、第六步中的含氧量測(cè)試包括如下步驟:
第I步:清空所述溶氧量測(cè)試器內(nèi)的積水，通過(guò)所述真空泵抽空所述溶氧量測(cè)試器內(nèi)的空氣；
第2步:關(guān)閉冷凝器，使蒸汽充滿所述冷凝液收集器和溶氧量測(cè)試器；
第3步:打開(kāi)冷凝器，使所述冷凝液收集器中收集足夠的冷凝水；
第4步:將所述冷凝液收集器的冷凝水降至50°C以下；
第5步:將冷凝水引入所述溶氧量測(cè)試器中；
第6步:打開(kāi)溶氧儀，測(cè)試?yán)淠旱暮趿俊?br> [0013]本發(fā)明的有益效果是:
(1)采用的蒸汽發(fā)生器能夠產(chǎn)生穩(wěn)定流量的水蒸氣，通過(guò)溶氧量測(cè)試裝置和蒸汽溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠最大程度地模擬實(shí)際構(gòu)件的工作環(huán)境；
(2)可調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽的溫度，能滿足試驗(yàn)材料在不同溫度下開(kāi)展蒸汽環(huán)境疲勞試驗(yàn)的要求；
(3)試樣夾持端采用柔性硅膠連接保證了蒸汽箱較好的密封性；
(4)蒸汽環(huán)境裝置與高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)結(jié)合，疲勞試驗(yàn)頻率較高，開(kāi)展超長(zhǎng)壽命條件下的疲勞試驗(yàn)，時(shí)間短、成本低；
(5)所述高溫蒸汽疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，操作流程簡(jiǎn)潔，成本低廉，運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠； (6)所述高溫蒸汽含氧量的測(cè)定方法，操作簡(jiǎn)單，測(cè)試精度易于保證。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖1為蒸汽疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖；
附圖2為蒸汽箱結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為試樣與蒸汽箱密封示意圖；
附圖4為溶氧量測(cè)定單元示意圖；
附圖5為蒸汽疲勞試驗(yàn)試樣示意圖；
附圖6為試驗(yàn)方法流程圖。
[0015]附圖中的標(biāo)號(hào)分別為:
1.氮?dú)馄浚?.閥門；
3.閥門；4.水箱；
5.閥門；6.軟管；
7.蒸汽發(fā)生器；8.蒸汽輸入端；
9.蒸汽箱；10.試驗(yàn)機(jī)架；
I1.激振裝置；12.載荷傳遞裝置 13.試樣； 14.蒸汽輸出端；
15.熱電偶測(cè)溫管；16.排水管；
17.閥門；18.底座；
19.地腳；20.冷凝器；
21.冷凝液收集器；22.閥門；
23.閥門；24.溶氧量測(cè)試器；
25.閥門；26.真空泵；
27.溶氧儀；28.硅膠件；
29.支撐套；30.弧段；
31.光滑段；32.螺紋段。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)例的實(shí)施對(duì)象為汽輪機(jī)葉片材料T1-6A1-4V，其服役環(huán)境為IOO0C的蒸汽,溶氧量要求低于0.8ppm。
[0017]參見(jiàn)附圖1，高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)包括疲勞試驗(yàn)機(jī)的激振裝置11和載荷傳遞裝置12以及蒸汽箱9，蒸汽箱9用于材料的高溫蒸汽服役環(huán)境，疲勞試驗(yàn)機(jī)的激振裝置11、載荷傳遞裝置12和蒸汽箱9均安裝在試驗(yàn)機(jī)架10上，載荷傳遞裝置12實(shí)現(xiàn)試樣13的循環(huán)加載，試樣13穿過(guò)蒸汽箱9，試樣13的兩端分別與蒸汽箱9可旋轉(zhuǎn)密封連接，試樣13的中間部分與蒸汽箱9的內(nèi)部空腔相通，試樣固定在底座18，底座18下方設(shè)置若干地腳19，蒸汽箱9包括蒸汽輸入端8和蒸汽輸出端14，蒸汽箱9的蒸汽輸入端8連接蒸汽發(fā)生器7，蒸汽發(fā)生器7通過(guò)一個(gè)閥門5由一水箱4供水，水箱4上設(shè)置除氧裝置，蒸汽箱9的蒸汽輸出端14連接一個(gè)冷凝器20，冷凝器20上連接含氧量測(cè)量裝置。蒸汽發(fā)生器7由外殼、膽爐、加熱器、控制系統(tǒng)、供水系統(tǒng)五部分組成。加熱器供水時(shí)不減壓、不加熱，以保證蒸汽流量和壓力的穩(wěn)定。
[0018]參見(jiàn)附圖2，蒸汽箱9為一個(gè)方形箱體，其采用而腐蝕的材料，保證其使用壽命，箱體材料選用316L不銹鋼。蒸汽箱9的上、下端面上分別開(kāi)設(shè)試樣13安裝孔，在試樣13安裝孔上焊接支撐套29，試樣13與試樣13安裝孔及支撐套29之間通過(guò)硅膠28密封連接。蒸汽箱9的蒸汽輸入端8位于蒸汽箱9的下方靠近底部的位置，蒸汽箱9的蒸汽輸出端14位于蒸汽箱9的上方靠近頂部的位置，蒸汽箱9的蒸汽輸入端8和蒸汽輸出端14均使用耐高溫的軟管6連接。在蒸汽箱9內(nèi)設(shè)置熱電偶測(cè)溫管15，用于測(cè)量和監(jiān)測(cè)蒸汽箱9內(nèi)的蒸汽溫度。在蒸汽箱9的下底部設(shè)置一個(gè)排水管16，通過(guò)閥門17的啟閉實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽箱9內(nèi)冷凝水的及時(shí)排放。
[0019]疲勞試驗(yàn)機(jī)為現(xiàn)有產(chǎn)品，采用市購(gòu)型號(hào)為PLG-100C的高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其最大靜載荷為±100kN，最大動(dòng)載荷為50kN，頻率范圍:80?250Hz。疲勞試驗(yàn)機(jī)采用電磁激振方式，使試樣13承受循環(huán)載荷,進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。疲勞試驗(yàn)機(jī)包括上部激振裝置11、載荷傳遞裝置12和下部底座18以及地腳19，上部激振裝置11和載荷傳遞裝置12安裝在蒸汽箱9上方的試驗(yàn)機(jī)架10上，下部底座18用于固定試樣13，試樣13穿過(guò)蒸汽箱9安裝在上部載荷傳遞裝置12和下部底座18上。
[0020]參見(jiàn)附圖3，試樣13與蒸汽箱9的支撐套29可轉(zhuǎn)動(dòng)配合，在支撐套29的外部，試樣13與支撐套29之間通過(guò)設(shè)置硅膠件25密封，試樣13與支撐套29之間保證一定的同軸度。試樣13中間的弧段完全落入蒸汽箱9內(nèi)。
[0021 ] 除氧裝置包括水箱4上設(shè)置進(jìn)氣端和出氣端以及氮?dú)馄縄，氮?dú)馄縄通過(guò)閥門2連接進(jìn)氣端，出氣端通過(guò)閥門3連接至大氣，氮?dú)馄縄對(duì)水箱4內(nèi)充入氮?dú)?，將水?水內(nèi)的氧氣通過(guò)出氣端排出水箱4。
[0022]參見(jiàn)附圖4，含氧量測(cè)量裝置包括冷凝器20后方連接的冷凝液收集器21，冷凝液收集器21后方通過(guò)閥門連接溶氧量測(cè)試器24，冷凝液收集器21還通過(guò)閥門22連接至大氣，溶氧量測(cè)試器24通過(guò)閥門25連接一個(gè)真空泵26，真空泵26用于每次測(cè)量前抽空溶氧量測(cè)試器24及其管路中的空氣，在溶氧量測(cè)試器24內(nèi)安裝溶氧儀27，溶氧儀27對(duì)溶氧量測(cè)試器24的冷凝液進(jìn)行溶氧量的測(cè)定。
[0023]參見(jiàn)附圖5，試樣13包括中間弧段30，兩端與蒸汽箱9配合的光滑段31，以及端部與疲勞試驗(yàn)機(jī)載荷傳遞裝置12和底座18鏈接的螺紋段32，試樣13的材料取自高溫蒸汽服役的部件，其各部分尺寸根據(jù)疲勞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)確定。
[0024]參見(jiàn)附圖6，使用上述試驗(yàn)系統(tǒng)在高溫蒸汽環(huán)境下對(duì)試樣進(jìn)行試驗(yàn)的方法包括如下步驟:
第一步:制取試樣13。取汽輪機(jī)葉片鈦合金材料T1-6A1-4V，按附圖5所示疲勞試樣13的形狀與尺寸制取帶圓弧形試樣13，然后對(duì)試樣13表面進(jìn)行打磨清洗，以消除表面加工污垢。可通過(guò)去離子水沖洗，干燥后裝在蒸汽箱9和疲勞試驗(yàn)機(jī)載荷傳遞裝置12和底座18上。
[0025]第二步:連接安裝試驗(yàn)系統(tǒng)，將試樣13安裝在試樣加載裝置上。各設(shè)備之間的連接采用耐高溫軟管，保證各設(shè)備的密封性能，保證其工作穩(wěn)定性。
[0026]第三步:向水箱4中注入去離子水，通過(guò)除氧裝置對(duì)水箱4內(nèi)的去離子水進(jìn)行除氧。將除氧裝置的氮?dú)馄恐械牡獨(dú)獬掷m(xù)沖入去離子水中，使去離子中的游離氧排出水箱4。
[0027]第四步:開(kāi)啟并調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器7，測(cè)量并監(jiān)測(cè)蒸氣箱使其溫度達(dá)到試驗(yàn)要求值。并對(duì)蒸汽箱9進(jìn)氣口和出氣口的密封情況進(jìn)行檢測(cè)。蒸汽發(fā)生器7在氮?dú)馔ㄈ胨?大約五分鐘后開(kāi)啟，以保證用于發(fā)生蒸汽的去離子水中的含氧量在預(yù)期范圍之內(nèi)。
[0028]第五步:通過(guò)含氧量測(cè)量裝置對(duì)冷凝水的含氧量進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試包括如下步驟:
第I步:清空溶氧量測(cè)試器24內(nèi)的積水，通過(guò)真空泵26抽空溶氧量測(cè)試器24內(nèi)的空氣，以保證溶氧量測(cè)試器24處于真空狀態(tài)，以防止空氣中的氧氣與冷凝水接觸。
[0029]第2步:關(guān)閉冷凝器20，使蒸汽充滿冷凝液收集器21和溶氧量測(cè)試器24。
[0030]第3步:打開(kāi)冷凝器20，使冷凝液收集器21中收集足夠的冷凝水。
[0031]第4步:將冷凝液收集器21的冷凝水降至50°C以下。
[0032]第5步:將冷凝水引入溶氧量測(cè)試器24中。
[0033]第6步:打開(kāi)溶氧儀27，測(cè)試?yán)淠旱暮趿俊?br> [0034]參見(jiàn)附圖4，上述步驟具體操作過(guò)程是，首先關(guān)閉閥門23、打開(kāi)閥門25用真空泵26除去溶氧量測(cè)試器24內(nèi)的空氣；然后關(guān)閉閥門22，打開(kāi)閥門23、25，停止冷凝器20對(duì)水蒸汽的冷凝，將產(chǎn)生的水蒸汽通過(guò)冷凝液收集器21，除去收集部分的空氣；接著開(kāi)始冷凝蒸汽，關(guān)閉閥門25，收集冷凝水。待收集足夠的冷凝水后，關(guān)閉閥門23，打開(kāi)閥門22。當(dāng)冷凝液收集器21中冷凝水溫度降在50°C以下，打開(kāi)閥門23，將冷凝水流至溶氧量測(cè)試器24中，打開(kāi)溶氧儀27，測(cè)試含氧量。
[0035]通過(guò)上述步驟，完成對(duì)冷凝液的含氧量測(cè)試，完成后進(jìn)行以下步驟:
第六步:如果冷凝水的含氧量小于等于0.8ppm，則進(jìn)入第七步，如果冷凝水的含氧量大于0.8ppm，則加大除氧裝置對(duì)水箱4內(nèi)去離子水的除氧力度，可以通過(guò)增加氮?dú)獾妮斎肓炕蛘哐娱L(zhǎng)氮?dú)獾妮斎霑r(shí)間，更有效地去除去離子水中的氧。然后再次進(jìn)行含氧量測(cè)試，直到冷凝水的含氧量小于等于0.8ppm，測(cè)量方法同上。
[0036]第七步:開(kāi)啟疲勞試驗(yàn)機(jī)，設(shè)置載荷，對(duì)試樣13進(jìn)行高頻疲勞試驗(yàn)，獲得試樣13的疲勞壽命。當(dāng)溶氧量達(dá)到0.8 ppm后，開(kāi)啟疲勞試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)。對(duì)于應(yīng)力比為-1的載荷，先讓試驗(yàn)機(jī)載荷自動(dòng)歸零，作為平均應(yīng)力，然后設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)力幅，啟動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)。試驗(yàn)過(guò)程中，記錄振動(dòng)頻率，對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行斷裂保護(hù)設(shè)置。試樣13斷裂后，記錄循環(huán)次數(shù)。重復(fù)以上步驟，可獲得不同應(yīng)力幅下的疲勞壽命。根據(jù)疲勞試驗(yàn)中的升降法，可迅速獲得該材料IO7循環(huán)周次的疲勞強(qiáng)度大小。
[0037]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括試驗(yàn)機(jī)架，在所述試驗(yàn)機(jī)架上固定設(shè)置蒸汽箱和疲勞試驗(yàn)機(jī)，所述疲勞試驗(yàn)機(jī)上加載試樣使之承受高頻循環(huán)載荷，所述試樣穿過(guò)所述蒸汽箱，所述試樣的兩端分別與所述蒸汽箱可旋轉(zhuǎn)密封連接，所述試樣的中間部分暴露在所述蒸汽箱的環(huán)境中，所述蒸汽箱包括蒸汽輸入端和蒸汽輸出端，所述蒸汽箱的蒸汽輸入端連接蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器由一水箱供水，所述水箱上設(shè)置除氧裝置，所述蒸汽箱的蒸汽輸出端連接一個(gè)冷凝器，所述冷凝器上連接含氧量測(cè)量>j-U ρ?α裝直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸汽箱的上下端截面設(shè)有試樣安裝孔，所述試樣與所述試樣安裝孔之間通過(guò)硅膠密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述疲勞試驗(yàn)機(jī)包括上部激振和載荷傳遞裝置、下部底座和地腳，所述上部激振和載荷傳遞裝置安裝在所述蒸汽箱上方的試驗(yàn)機(jī)架上，所述下部底座用于固定試樣，所述試樣穿過(guò)所述蒸汽箱安裝在所述上部載荷傳遞裝置和下部底座上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述除氧裝置包括所述水箱上設(shè)置進(jìn)氣端和出氣端以及氮?dú)馄?，所述氮?dú)馄客ㄟ^(guò)閥門連接所述進(jìn)氣 端，所述出氣端通過(guò)閥門連接至大氣，所述氮?dú)馄繉?duì)所述水箱內(nèi)充入氮?dú)猓瑢⑺渌畠?nèi)的氧氣通過(guò)所述出氣端排出水箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述含氧量測(cè)量裝置包括所述冷凝器后方連接的冷凝液收集器，所述冷凝液收集器后方通過(guò)閥門連接溶氧量測(cè)試器，所述冷凝液收集器還通過(guò)閥門連接至大氣，所述溶氧量測(cè)試器通過(guò)閥門連接一個(gè)真空泵，所述真空泵用于每次測(cè)量前抽空溶氧量測(cè)試器及其管路中的空氣，在所述溶氧量測(cè)試器內(nèi)安裝溶氧儀，所述溶氧儀對(duì)所述溶氧量測(cè)試器的冷凝液進(jìn)行溶氧量的測(cè)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸汽箱內(nèi)設(shè)置一個(gè)熱電偶，所述蒸汽箱的下方通過(guò)閥門設(shè)置排水管。
7.—種如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的高溫蒸汽環(huán)境下的高頻疲勞壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法，其特征在于:包括如下步驟: 第一步:制取試樣，所述試樣包括螺紋夾持段、光滑平行段和中間圓弧段組成； 第二步:連接安裝所述試驗(yàn)系統(tǒng)，將所述試樣安裝在所述試樣加載裝置上； 第三步:向水箱中注入去離子水，通過(guò)所述除氧裝置對(duì)水箱內(nèi)的去離子水進(jìn)行除氧； 第四步:開(kāi)啟并調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器，監(jiān)測(cè)蒸氣箱使其達(dá)到試驗(yàn)溫度； 第五步:通過(guò)含氧量測(cè)量裝置對(duì)冷凝水的含氧量進(jìn)行測(cè)試； 第六步:如果冷凝水的含氧量測(cè)定值小于等于規(guī)定值，則進(jìn)入第七步，如果冷凝水的含氧量大于規(guī)定值，則加大除氧裝置對(duì)水箱內(nèi)去離子水的除氧力度，再次進(jìn)行含氧量測(cè)試，直到冷凝水的含氧量滿足要求； 第七步:開(kāi)啟所述疲勞試驗(yàn)機(jī)，設(shè)置加載力，對(duì)所述試樣進(jìn)行高頻疲勞試驗(yàn)，獲得試樣的疲勞壽命。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的試驗(yàn)方法，其特征在于:所述試樣的平行段直徑應(yīng)等于蒸汽箱上下端的孔徑，中間弧段的最小直徑及弧度大小按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣的尺寸要求執(zhí)行，所述第一步還包括對(duì)所述試樣進(jìn)行打磨清洗的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的試驗(yàn)方法，其特征在于:所述第五步、第六步中的含氧量測(cè)試包括如下步驟: 第I步:清空所述溶氧量測(cè)試器內(nèi)的積水，通過(guò)所述真空泵抽空所述溶氧量測(cè)試器內(nèi)的空氣； 第2步:關(guān)閉冷凝器，使蒸汽充滿所述冷凝液收集器和溶氧量測(cè)試器； 第3步:打開(kāi)冷凝器，使所述冷凝液收集器中收集足夠的冷凝水； 第4步:將所述冷凝液收集器的冷凝水降至50°C以下； 第5步:將冷凝水引入所述溶氧量測(cè)試器中； 第6步:打開(kāi)溶氧儀， 測(cè)試?yán)淠旱暮趿俊?br> 【文檔編號(hào)】G01N3/38GK103954514SQ201410160999
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】軒福貞, 朱明亮, 李煜佳, 涂善東 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)