[發明專利]應力敏感環境下試樣的恒載荷拉伸試驗方法及試驗裝置

在審

• 申請號: 201510275558.5
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104880367A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 翟建明;壽比南;徐彤;趙博;宋明;桂樂樂;路曉瑜
• 申請（專利權）人: 中國特種設備檢測研究院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 朱坤鵬

技術領域

本發明涉及材料力學性能測試與表征技術領域，具體的是一種應力敏感環境下試樣的恒載荷拉伸試驗方法，還是一種恒載荷拉伸試驗裝置。

背景技術

在工程中，材料的拉伸力學性能指標在工程設計、檢驗檢測以及維修養護等方面具有非常重要的參考價值。獲取材料拉伸力學性能的一般試驗方法即可在材料萬能試驗機上實現的常規拉伸試驗。但在一些特殊環境，如高壓氫氣、強腐蝕環境，以及一些封閉性環境中，無法采用材料試驗機實現上述環境中的力學性能測試。在上述嚴苛的環境中，材料在應力作用下會對環境的作用(如氫脆、腐蝕等)更加敏感，交互式的作用會加速材料的劣化。由此，能夠使材料在載荷作用下加速劣化的環境即可稱為應力敏感環境。

以氫能源為例，氫能源屬于新興能源，在我國尚處于起步階段，有許多基礎設施、安全檢測、評價方法亟待發展。在材料氫脆敏感性的評價中，國外比較常見的是材料與盛裝氣體(氫氣)之間的相容性評價標準，用于選擇抗氫脆金屬材料的試驗方法(標準代碼ISO?11114-4)。該標準中包括圓片試驗(A方法)、斷裂韌性測試(B方法)及確定鋼瓶抗氫致開裂能力的試驗方法(C方法)。而我國尚無相關的標準發行。在相關的氣瓶生產廠家，已有按照ISO?11114-4標準中C方法進行評價的試驗方法在進行，以檢測氣瓶用鋼對材料的抗氫致開裂能力。但在氣瓶的設計中，材料的抗拉強度、屈服強度以及在氫環境下的力學性能指標是非常重要的，我國目前尚無相關的試驗方法。由于氫氣易漏、易燃、易爆的特性，故一般試驗方法無法檢測材料在高壓氫環境下的拉伸力學性能指標。本專利中所設計的試驗裝置與試驗方法將會為該類問題提供解決思路，需要注意的是，本試驗裝置及試驗方法適用于小變形材料。

發明內容

為了測試材料在應力敏感環境中的拉伸力學性能，本發明提供了一種應力敏感環境下試樣的恒載荷拉伸試驗方法及試驗裝置，該應力敏感環境下試樣的恒載荷拉伸試驗方法能夠模擬金屬材料在應力敏感環境中受恒載荷，從而通過衡量其斷裂載荷、斷裂后的延伸率、斷面收縮率、未斷裂試樣表面裂紋的多少及長度等指標，評價材料抗環境劣化的能力。該試驗方法及試驗裝置尤其適合在與外界環境隔絕的系統(如高壓氫環境)中開展試驗測試。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種應力敏感環境下試樣的恒載荷拉伸試驗方法，包括以下步驟：

步驟一、制備拉伸試樣；

步驟二、獲得拉伸試樣的應力與應變之間的關系；

步驟三、將拉伸試樣安裝于恒載荷拉伸試驗裝置，使拉伸試樣受到預設的拉應力；

步驟四、將受到該預設的拉應力的拉伸試樣放置于應力敏感環境中；

步驟五、取出拉伸試樣進行性能測試。

拉伸試樣為棒狀拉伸試樣，拉伸試樣的兩端設有外螺紋，拉伸試樣中部的直徑小于拉伸試樣兩端的直徑。

在步驟二中，通過將拉伸試樣的中部的表面貼應變片后放置于拉伸試樣機上施加拉伸載荷的方式獲得拉伸試樣的拉應力與應變之間的關系。

在步驟二中，在獲得拉伸試樣的應力與應變之間的關系之前還需要確定拉伸試樣的抗拉強度及屈服強度。

該恒載荷拉伸試驗裝置含有第一安裝板和第二安裝板，第一安裝板和第二安裝板間隔設置，第一安裝板和第二安裝板之間通過第一支撐筋板連接固定，第一安裝板上設有第一安裝通孔，第二安裝板上設有與第一安裝通孔相對應的第二螺紋孔，第一安裝通孔的軸線與第二螺紋孔的軸線重合。

在步驟三中，先在拉伸試樣的中部的表面貼所述應變片，然后使拉伸試樣的一端穿過第一安裝通孔后與第二螺紋孔通過螺紋連接固定，拉伸試樣的另一端安裝旋緊螺母，使旋緊螺母與第一安裝板抵接或使旋緊螺母通過壓縮彈簧與第一安裝板抵接，通過對旋緊螺母進行預緊以及觀察該應變片使拉伸試樣達到預設的拉應力。

在步驟四中，將受到該預設的拉應力的拉伸試樣放置于密封的高壓釜中，向高壓釜中充入實驗介質并加熱該高壓釜，該拉伸試樣在高壓釜中放置設定的時間。

一種恒載荷拉伸試驗裝置，含有第一安裝板和第二安裝板，第一安裝板和第二安裝板間隔設置，第一安裝板和第二安裝板之間通過第一支撐筋板連接固定，第一安裝板上設有第一安裝通孔，第二安裝板上設有與第一安裝通孔相對應的第二螺紋孔，第一安裝通孔的軸線與第二螺紋孔的軸線重合。