[實用新型]一種高溫高壓原位復合微動磨損試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420735852.0
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN204203021U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 王家貞;王儉秋;杜科偉;韓恩厚
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/02;G01N17/02
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本實用新型涉及耐蝕材料微動磨損技術，具體為一種高溫高壓原位復合微動磨損試驗裝置。

背景技術

蒸汽發(fā)生器作為核電站連接一回路和二回路的樞紐，其內部有數千根傳熱管，在傳熱管內部為高溫高壓高流速的一回路水，外側為高溫高壓高流速的二回路水汽，在汽水兩相的交互作用下傳熱管與防震條之間、傳熱管與管板之間以及傳熱管與管板支撐板之間均會發(fā)生微動磨損，隨著服役時間的不斷增長最終導致傳熱管的失效。微動磨損作為蒸汽發(fā)生器傳熱管的主要失效模式之一，深入開展高溫高壓水中的微動磨損研究將為相關部件的設計和維護提供可靠的理論依據，提高傳熱管的服役壽命具有重要意義。

由于受到高溫高壓原位微動磨損系統(tǒng)復雜，不僅要實現高溫高壓下摩擦副材料之間微動磨損，還要考慮高溫高壓下運動軸和高壓釜內、外的壓力平衡、密封、摩擦副徑向載荷的精確實時加載、摩擦副之間摩擦力的測量、試樣與金屬容器之間的絕緣、信號線的引出等一系列問題。正是因為這些實驗設備上的技術困難，限制了對核電等高溫高壓環(huán)境中所用的耐蝕材料微動磨損能力的原位表征。目前，相關微動磨損設備主要在常壓條件下使用，不能很好地模擬核電站實際水化學工況，高溫高壓水中原位復合微動磨損設備還未見報道。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種高溫高壓原位復合微動磨損試驗裝置，解決現有技術中高溫高壓下切向微動磨損、徑向微動磨損和雙向(切向和徑向)復合微動磨損難以實現、微動振幅和頻率難以精確測量和控制、摩擦副徑向載荷難以精確測量并實時調節(jié)、摩擦副之間摩擦力的難以測量等問題。

本實用新型的技術方案如下：

一種高溫高壓原位復合微動磨損試驗裝置，該裝置設有：壓電陶瓷驅動器、拉壓力傳感器、激振器、位移傳感器、直線導軌、高壓釜體、高壓釜蓋、工作電極/輔助電極座、參比電極座、液壓缸、熱電偶、立柱、定位板、第一試樣夾持裝置、豎直運動軸、水平運動軸、運動軸導向支架、輔助電極、參比電極、工作電極、導向平臺板、導向桿，具體結構如下：

高壓釜采用高壓釜蓋和高壓釜體倒立式結構，高壓釜蓋在下，高壓釜體在上，高壓釜體側壁開孔并安裝水平運動軸；高壓釜蓋上設置熱電偶、豎直運動軸、工作電極/輔助電極座、參比電極座及外置參比電極，高壓釜體內設置輔助電極、工作電極，輔助電極和工作電極分別通過導線穿過工作電極/輔助電極座；參比電極安裝于參比電極座上，參比電極的導液管伸至高壓釜體內；豎直運動軸為上部導向桿和下部導向桿之間通過拉壓力傳感器Ⅰ分段連接構成，其中：豎直運動軸的上部導向桿穿過上導向平臺板中心的上直線導軌，引導豎直運動軸上下運動，上導向平臺板通過其上的固定孔與高壓釜體內的豎直運動軸導向支架連接，豎直運動軸的上部導向桿裝有摩擦副第一試樣夾持裝置于高壓釜體內，下部導向桿和高壓釜體之間設有壓力平衡機構，并通過密封圈進行密封，激振器外側設置激振器導向支架桿，激振器導向支架桿的頂部安裝下導向平臺板，連接桿穿過下導向平臺板中心的下直線導軌，激振器的激振頭引導連接桿上下運動，通過連接桿帶動豎直運動軸上下運動；水平運動軸為左部導向桿和右部導向桿通過拉壓力傳感器Ⅱ分段連接構成，其中：水平運動軸的左部導向桿和右部導向桿分別穿過水平運動軸導向支架中心的左直線導軌和高壓釜內的右直線導軌，引導水平運動軸左右運動，水平運動軸導向支架固定在高壓釜升降定位板上，水平運動軸的右端裝有摩擦副第二試樣夾持裝置于高壓釜內，右部導向桿與高壓釜體之間設有壓力平衡機構，并通過密封圈進行密封，左部導向桿與壓電陶瓷驅動器通過螺紋相連接。

所述的高溫高壓原位復合微動磨損試驗裝置，工作電極相當于摩擦副第一試樣，工作電極與第二試樣夾持裝置一端安裝的摩擦副第二試樣相對接觸設置，通過水平運動軸施加摩擦副第一試樣和摩擦副第二試樣之間的徑向載荷，豎直運動軸帶動摩擦副第一試樣上下運動，實現摩擦副第一試樣、摩擦副第二試樣之間的相對摩擦運動；其中，摩擦副第一試樣和摩擦副第二試樣采用不銹鋼、鎳基合金、鋯合金、硬質合金或氧化鋁加工而成，摩擦副第一試樣和摩擦副第一試樣夾持裝置以及摩擦副第二試樣與摩擦副第二試樣夾持裝置均采用表面覆蓋有ZrO₂的Zr-4合金進行絕緣。

所述的高溫高壓原位復合微動磨損試驗裝置，豎直運動軸上設置位移傳感器和拉壓力傳感器。

所述的高溫高壓原位復合微動磨損試驗裝置，水平運動軸上設置拉壓力傳感器。