[發明專利]一種含水腐蝕介質中金屬材料疲勞裂紋擴展速率測試裝置

無效

• 申請號: 201310455240.6
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103487339A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 曲先強;馬永亮;崔洪斌;謝耀國;李新飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種試驗裝置，具體地說是金屬疲勞裂紋擴展速率試驗裝置。

背景技術

含水腐蝕介質中金屬材料的疲勞問題在船舶與海洋工程、石油化工、航空以及核電領域普遍存在。為了進行合理選材以及評估，需要進行含水腐蝕介質中金屬材料的疲勞裂紋擴展速率測試。

含水腐蝕介質環境中的疲勞裂紋擴展測試的難點在于引伸計的安裝和腐蝕溶液循環裝置的設計。GB/T6398-2000推薦采用緊湊拉伸(CT)試件和中心裂紋拉伸(MT)試件進行試驗。CT試件的引伸計安裝位置與裂紋擴展平面在同一水平，在含水腐蝕介質中進行疲勞裂紋擴展速率測試時只能使用臥式疲勞試驗機。如在立式疲勞試驗機上進行這種試驗，引伸計和疲勞試驗機往往會受到腐蝕。但臥式疲勞試驗機一般很少使用，對于MT試件，引伸計的安裝位置和介質盒相互影響，需要安裝特殊刀口，這給試驗帶來了一定的困難。由于這些情況的存在，在進行含水腐蝕介質中疲勞裂紋擴展速率測試時，一般采用讀數顯微鏡測量裂紋長度。但是，在有腐蝕介質時，由于腐蝕溶液的影響讀數顯微鏡一般很難精確觀察裂紋長度。

發明內容

本發明的目的在于提供可以完全避免腐蝕溶液對引伸計以及疲勞試驗機的腐蝕，并且可以減少勞動強度，提高疲勞裂紋長度的測試精度的一種含水腐蝕介質中金屬材料疲勞裂紋擴展速率測試裝置。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種含水腐蝕介質中金屬材料疲勞裂紋擴展速率測試裝置，其特征是：包括儲液容器、試驗容器、疲勞試驗機，儲液容器里充有試驗用的腐蝕溶液，腐蝕溶液通過進水軟管依次流經過濾鐵銹裝置、溫度控制器后連通試驗容器，疲勞試驗機上分別安裝上壓頭和下壓頭，試件被夾在上壓頭和下壓頭之間并放置在試驗容器中，上壓頭與試件上表面配合的加載點有兩個，下壓頭與試件下表面配合的加載點有一個，試件的裂紋張口處安裝引伸計，引伸計連接疲勞試驗機，試驗容器里設置溢流管，溢流管通過回水軟管連通儲液容器的腐蝕溶液。

本發明還可以包括：

1、所述的溢流管包括外管和內管，外管通過螺紋安裝在內管的外部，通過調節螺紋可調節外管的高度，當試驗容器里的腐蝕溶液高度大于外管高度時，腐蝕溶液流回到儲液容器中。

2、上壓頭與試件上表面配合的兩個加載點間的距離可調。

3、所述的引伸計位于在腐蝕溶液液面以上位置，試件裂紋張口處以下浸沒在腐蝕溶液中。

本發明的優勢在于：

本發明設計出的含水腐蝕介質中金屬材料疲勞裂紋擴展速率測試裝置，采用單邊缺口三點彎曲(SEB)試件，將引伸計的安裝在腐蝕溶液液面以上位置，并使用試驗容器將試件裂紋尖端以下浸沒在腐蝕溶液中，解決了腐蝕介質中疲勞裂紋擴展速率測試中引伸計以及疲勞試驗機受腐蝕的問題。

本發明采用的單邊缺口三點彎曲(SEB)試件是GB/T6398-2000中規定可采用的試件，其歸一化裂紋長度和柔度系數的關系是準確的，可以實現裂紋長度的自動測量，所以使用該測試裝置得到的裂紋長度與讀數顯微鏡相比，明顯提高了裂紋長度測量的精度，降低了勞動強度。

本發明采用的上夾頭兩個加載點之間的距離是可調節的，同時溢流管的高度也是可調的，所以對于不同大小的試件，該裝置都可以應用。

本發明包含了溫度控制器，可對不同溫度腐蝕溶液中疲勞裂紋擴展速率進行測試。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的溢流管示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1～2，所述的含水腐蝕介質中金屬材料疲勞裂紋擴展速率的測試裝置，采用單邊缺口三點彎曲(SEB)試件，在試件上設計整體刀口，試件的刀口朝上，這樣引伸計就位于試件的上方。

根據試件安裝方法，設計了腐蝕溶液循環系統，使試件裂紋尖端以下完全浸沒在腐蝕溶液中。其特征在于其包括試驗容器1，安裝于試驗容器1上的下壓頭12和溢流管11，通過軟管7將溫度控制器2、過濾鐵銹裝置6以及水泵8連接起來，通過水泵8將腐蝕溶液10從儲液容器9中注入試驗容器1中，使用軟管7將溢流管11和儲液容器9相連，從而形成一個腐蝕溶液10的循環裝置。

所述的溢流管11，兩根管子通過螺紋連接，當液面高度大于溢流管高度時，腐蝕溶液通過溢流管回到儲液容器中，溢流管的上部管子可以用于手動調節溢流管的高度，以達到控制液面高度的目的。

所述的上壓頭4，兩加載點之間的距離可以調節。通過調節加載點的距離以及溢流管的高度，此試驗裝置可適用于不同大小的試件。