一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，包括試樣本體和裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)，試樣本體上部設(shè)有載荷加載槽和疲勞裂紋缺口，疲勞裂紋缺口位于載荷加載槽上方，疲勞裂紋缺口包括由上至下依次設(shè)置的預(yù)制開裂缺口、疲勞裂紋預(yù)制缺口和預(yù)制疲勞裂紋，裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)設(shè)置在載荷加載槽內(nèi)，裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)包括左旋裂紋載荷加載螺桿、右旋裂紋載荷加載螺桿和裂紋載荷加載套筒，裂紋載荷加載套筒左端設(shè)有左旋內(nèi)螺紋，裂紋載荷加載套筒的右端設(shè)有右旋內(nèi)螺紋，左旋裂紋載荷加載螺桿與左旋內(nèi)螺紋螺紋配合，右旋裂紋載荷加載螺桿與右旋內(nèi)螺紋螺紋配合。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)方便且成本低，試驗(yàn)操作方便，試驗(yàn)效率高，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好。
【專利說明】
一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)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(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，尤其是涉及一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的不斷發(fā)展和人類越來越重視環(huán)境保護(hù)在新時(shí)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(qiáng)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(bào)頻傳。
[0003]目前，核電在發(fā)達(dá)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(shí)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(yuǎn)。眾所周知，影響核電發(fā)展的最重要的一個(gè)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(xué)性能和抗高溫耐腐蝕性能，所以在核電站的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)中大量選用此類材料。焊接作為工業(yè)中的裁縫大量運(yùn)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(guān)鍵焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生裂紋和缺陷，這些裂紋和缺陷會在應(yīng)力腐蝕環(huán)境的作用下產(chǎn)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(shí)間不斷擴(kuò)展，最終會導(dǎo)致核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和設(shè)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(yīng)力腐蝕開裂問題是核電結(jié)構(gòu)和設(shè)備長期安全服役的關(guān)鍵問題之一。
[0004]為了研究核電高溫高壓水環(huán)境下核電關(guān)鍵材料應(yīng)力腐蝕開裂，國內(nèi)外通常采用標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)結(jié)合核電材料的服役環(huán)境使用速率測定的試驗(yàn)為一個(gè)比較新的方向，現(xiàn)有的一些類似技術(shù)，一般采用標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣，尺寸較大，需要拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸加載，材料應(yīng)力腐蝕開裂速率測試受到試驗(yàn)設(shè)備限制，試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜且費(fèi)用昂貴，試驗(yàn)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(yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)，為裂尖應(yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)測試試驗(yàn)的普及以及核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)剩余壽命評估提供新途徑。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)方便且成本低，試驗(yàn)操作方便，試驗(yàn)效率高，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:包括試樣本體和裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)，所述試樣本體的形狀為長方體，所述試樣本體的上部設(shè)置有載荷加載槽和疲勞裂紋缺口，所述疲勞裂紋缺口位于載荷加載槽的上方，所述疲勞裂紋缺口包括由上至下依次設(shè)置的預(yù)制開裂缺口、疲勞裂紋預(yù)制缺口和預(yù)制疲勞裂紋，所述預(yù)制開裂缺口與載荷加載槽相通，所述裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)設(shè)置在載荷加載槽內(nèi)，所述裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)包括左旋裂紋載荷加載螺桿、右旋裂紋載荷加載螺桿和裂紋載荷加載套筒，所述裂紋載荷加載套筒的左端設(shè)置有左旋內(nèi)螺紋，所述裂紋載荷加載套筒的右端設(shè)置有右旋內(nèi)螺紋，所述左旋裂紋載荷加載螺桿與所述左旋內(nèi)螺紋螺紋配合，所述右旋裂紋載荷加載螺桿與所述右旋內(nèi)螺紋螺紋配合，所述左旋裂紋載荷加載螺桿的左端和右旋裂紋載荷加載螺桿的右端均頂緊于試樣本體上。
[0007]上述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:所述左旋裂紋載荷加載螺桿的左端與試樣本體之間設(shè)置有第一絕緣墊片，所述右旋裂紋載荷加載螺桿的右端與試樣本體之間設(shè)置有第二絕緣墊片。
[0008]上述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:所述試樣本體的左側(cè)上部設(shè)置有第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔，所述試樣本體的右側(cè)上部設(shè)置有第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔對稱設(shè)置。
[0009]上述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔均為圓孔，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔的半徑均為3.125mm，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔的中心距為19mm。
[0010]上述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，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。
[0011 ]上述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:所述疲勞裂紋缺口的長度為16.75mm。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、實(shí)現(xiàn)方便且成本低。
[0014]2、本實(shí)用新型使用操作簡單，采用定力矩扳手給裂紋載荷加載套筒逆時(shí)針施力，可實(shí)現(xiàn)對試樣施加拉應(yīng)力使試樣向兩端張開;給裂紋載荷加載套筒順時(shí)針施力，可實(shí)現(xiàn)對試樣施加壓應(yīng)力使試樣向兩端靠近，試驗(yàn)過程中通過定力矩扳手達(dá)到加載力的測定。
[0015]3、采用本實(shí)用新型能夠使裂尖應(yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)的測試更加方便快捷，本實(shí)用新型的尺寸小，可以在高溫高壓環(huán)境中進(jìn)行多個(gè)試樣的試驗(yàn)，提高了試驗(yàn)效率，節(jié)省了時(shí)間并可以達(dá)到對比效果，能有效提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0016]4、本實(shí)用新型與現(xiàn)有試樣在應(yīng)力腐蝕狀態(tài)測試試驗(yàn)中裂尖區(qū)域具有相同的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力腐蝕環(huán)境特征，因此本實(shí)用新型的測試結(jié)果可以和現(xiàn)有試樣的測試結(jié)果進(jìn)行類比分析;但是本實(shí)用新型試樣的結(jié)構(gòu)大大簡化，操作十分便利。
[0017]5、本實(shí)用新型自帶裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)，在整個(gè)試驗(yàn)過程中不需要拉伸試驗(yàn)機(jī)等其他大型拉伸設(shè)備，而且本實(shí)用新型的尺寸小，一次實(shí)驗(yàn)中可以進(jìn)行多個(gè)試樣的試驗(yàn)，大大節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)間，提高了試驗(yàn)效率。
[0018]6、本實(shí)用新型能夠?yàn)閼?yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)測試試驗(yàn)的普及以及核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)剩余壽命評估提供新途徑，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0019]下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的主視圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型的左視圖。
[0022]圖3為圖1的A處放大圖。
[0023]圖4為本實(shí)用新型去除裂紋載荷加載套筒后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記說明:
[0025]I一試樣本體;2-1一左旋裂紋載荷加載螺桿；
[0026]2-2—右旋裂紋載荷加載螺桿；2-3—裂紋載荷加載套筒；
[0027]3-丨一預(yù)制開裂缺口； 3-2—疲勞裂紋預(yù)制缺口； 3-3—預(yù)制疲勞裂紋；
[0028]4 一第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔;5—第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔；
[0029]6—載荷加載槽;7—第一絕緣墊片;8—第二絕緣墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型包括試樣本體I和裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)，所述試樣本體I的形狀為長方體，所述試樣本體I的上部設(shè)置有載荷加載槽6和疲勞裂紋缺口，所述疲勞裂紋缺口位于載荷加載槽6的上方，所述疲勞裂紋缺口包括由上至下依次設(shè)置的預(yù)制開裂缺口 3-1、疲勞裂紋預(yù)制缺口 3-2和預(yù)制疲勞裂紋3-3，所述預(yù)制開裂缺口 3-1與載荷加載槽6相通，所述裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)設(shè)置在載荷加載槽6內(nèi)，所述裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)包括左旋裂紋載荷加載螺桿2-1、右旋裂紋載荷加載螺桿2-2和裂紋載荷加載套筒2-3，所述裂紋載荷加載套筒2-3的左端設(shè)置有左旋內(nèi)螺紋，所述裂紋載荷加載套筒2-3的右端設(shè)置有右旋內(nèi)螺紋，所述左旋裂紋載荷加載螺桿2-1與所述左旋內(nèi)螺紋螺紋配合，所述右旋裂紋載荷加載螺桿2-2與所述右旋內(nèi)螺紋螺紋配合，所述左旋裂紋載荷加載螺桿2-1的左端和右旋裂紋載荷加載螺桿2-2的右端均頂緊于試樣本體I上。
[0031]如圖1、圖3和圖4所示，所述左旋裂紋載荷加載螺桿2-1的左端與試樣本體I之間設(shè)置有第一絕緣墊片7，所述右旋裂紋載荷加載螺桿2-2的右端與試樣本體I之間設(shè)置有第二絕緣墊片8;第一絕緣墊片7和第二絕緣墊片8有效的杜絕了在使用直流電位降裂紋測深儀測試過程中，電流在裂紋張開位移載荷加載裝置與測試樣本體之間傳導(dǎo)，有效地提高了測試結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。
[0032]如圖1和圖4所示，所述試樣本體I的左側(cè)上部設(shè)置有第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔4，所述試樣本體I的右側(cè)上部設(shè)置有第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔5，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔4和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔5對稱設(shè)置。
[0033]本實(shí)施例中，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔4和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔5均為圓孔，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔4和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔5的半徑均為3.125mm，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔4和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔5的中心距為19mm。
[0034]本實(shí)施例中，所述試樣本體I的長度a為31.25mm，所述試樣本體I的寬度b為30mm，所述試樣本體I的高度h為12.5mm。
[0035]本實(shí)施例中，所述疲勞裂紋缺口的長度為16.75mm。
[0036]本實(shí)用新型的工作原理為:使用時(shí)，將裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)組裝好后放置在載荷加載槽6內(nèi)，并使得左旋裂紋載荷加載螺桿2-1的左端和右旋裂紋載荷加載螺桿2-2的右端均頂緊于試樣本體I上。采用定力矩扳手給裂紋載荷加載套筒2-3逆時(shí)針施力，可實(shí)現(xiàn)對試樣施加拉應(yīng)力使試樣向兩端張開;給裂紋載荷加載套筒2-3順時(shí)針施力，可實(shí)現(xiàn)對試樣施加壓應(yīng)力使試樣向兩端靠近，試驗(yàn)過程中通過定力矩扳手達(dá)到加載力的測定。采用本實(shí)用新型能夠使裂尖應(yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)的測試更加方便快捷，本實(shí)用新型的尺寸小，可以在高溫高壓環(huán)境中進(jìn)行多個(gè)試樣的試驗(yàn)，提高了試驗(yàn)效率，節(jié)省了時(shí)間并可以達(dá)到對比效果，能有效提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0037]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:包括試樣本體(I)和裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)，所述試樣本體(I)的形狀為長方體，所述試樣本體(I)的上部設(shè)置有載荷加載槽(6)和疲勞裂紋缺口，所述疲勞裂紋缺口位于載荷加載槽(6)的上方，所述疲勞裂紋缺口包括由上至下依次設(shè)置的預(yù)制開裂缺口(3-1)、疲勞裂紋預(yù)制缺口(3-2)和預(yù)制疲勞裂紋(3-3)，所述預(yù)制開裂缺口(3-1)與載荷加載槽(6)相通，所述裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)設(shè)置在載荷加載槽(6)內(nèi)，所述裂紋載荷加載機(jī)構(gòu)包括左旋裂紋載荷加載螺桿(2-1)、右旋裂紋載荷加載螺桿(2-2)和裂紋載荷加載套筒(2-3)，所述裂紋載荷加載套筒(2-3)的左端設(shè)置有左旋內(nèi)螺紋，所述裂紋載荷加載套筒(2-3)的右端設(shè)置有右旋內(nèi)螺紋，所述左旋裂紋載荷加載螺桿(2-1)與所述左旋內(nèi)螺紋螺紋配合，所述右旋裂紋載荷加載螺桿(2-2)與所述右旋內(nèi)螺紋螺紋配合，所述左旋裂紋載荷加載螺桿(2-1)的左端和右旋裂紋載荷加載螺桿(2-2)的右端均頂緊于試樣本體(I)上;所述左旋裂紋載荷加載螺桿(2-1)的左端與試樣本體(I)之間設(shè)置有第一絕緣墊片(7)，所述右旋裂紋載荷加載螺桿(2-2)的右端與試樣本體(I)之間設(shè)置有第二絕緣墊片(8)。2.按照權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:所述試樣本體(I)的左側(cè)上部設(shè)置有第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(4)，所述試樣本體(I)的右側(cè)上部設(shè)置有第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(5)，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(4)和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(5)對稱設(shè)置。3.按照權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(4)和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(5)均為圓孔，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(4)和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(5)的半徑均為3.125mm，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(4)和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔(5)的中心距為19mm。4.按照權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:所述試樣本體(I)的長度a為31.25mm，所述試樣本體(I)的寬度b為30mm，所述試樣本體(I)的高度h為12.5mmο5.按照權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)力腐蝕開裂速率測試用試樣，其特征在于:所述疲勞裂紋缺口的長度為16.75mm。
【文檔編號】G01N3/02GK205426641SQ201520999150
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月6日
【發(fā)明人】薛河, 孫劍偉, 張昭, 王耀宇, 楊帆, 高富國, 李 根
【申請人】西安科技大學(xué)