[發(fā)明專利]基于變截面試樣的高溫蠕變性能測試方法

在審

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• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106802258A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設計）人: 江慧豐;范志超;陳學東;周煜;劉孝亮;薛吉林
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/06
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)34118
• 代理人: 王挺

技術領域

本發(fā)明屬于金屬材料蠕變性能測試領域，具體涉及一種基于變截面試樣的高溫蠕變性能測試方法。

背景技術

近年來，隨著國民經(jīng)濟和工業(yè)技術的發(fā)展，有大量的高溫設備在石化、電力、能源、冶金等支柱行業(yè)中使用。隨著未來流程工藝的升級，將會有更多的設備服役于更高的溫度。如下一代超超臨界發(fā)電機組用鍋爐和管道的工作溫度將達到700℃，石化煉油行業(yè)沸騰床的使用溫度也將達到650℃。這些高溫下服役的設備，不可避免的會存在蠕變問題。然而，當前我國基于蠕變的高溫強度設計方法尚不完善，國產(chǎn)金屬材料尤其是新材料的長時蠕變性能極度匱乏，嚴重制約了我國高溫裝備的設計制造和國產(chǎn)化。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于變截面試樣的高溫蠕變性能測試方法。本發(fā)明不但具備測試效率高、精度好、成本低等優(yōu)點，而且通過一次試驗即可獲得不同應力水平條件下的大量數(shù)據(jù)結果，從而有效的節(jié)約了高溫蠕變試驗的時間和成本。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種基于變截面試樣的高溫蠕變性能測試方法，其包括如下步驟：

S1，在變截面試樣的表面用高溫漆噴涂生成散斑；

S2，將變截面試樣置于帶視窗的加熱爐內，所述加熱爐的外側設置有對變截面試樣進行照明的照明光源，所述加熱爐的外側還設置有通過加熱爐上的視窗對變截面試樣進行拍攝的相機；

S3，在設定溫度條件下，在變截面試樣的兩夾持端施加某一固定載荷P，采用相機對變截面試樣表面的散斑圖案進行連續(xù)觀測和拍攝；

S4，將所述相機拍攝獲得的試樣表面的散斑圖案輸入到處理裝置中，通過電腦圖像處理獲得高溫蠕變試驗過程中變截面試樣表面的全場變形。

優(yōu)選的，所述變截面試樣為棒狀，變截面試樣的兩端設置為夾持端，兩夾持端之間設置為待測試樣段，所述待測試樣段的橫截面直徑沿試樣軸向平滑漸變，且所述待測試樣段的正中間橫截面的直徑最小，自所述正中間橫截面向兩側夾持端的方向試樣的橫截面直徑逐漸增大。

優(yōu)選的，所述照明光源所發(fā)出的光為藍光。

優(yōu)選的，所述相機設置為兩個，或者相機設置為雙鏡頭。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明中的圓棒形變截面試樣的待測試樣段的橫截面直徑D沿試樣軸向平滑漸變，則待測試樣段的截面積也沿試樣軸向漸變。當在變截面試樣的兩夾持端施加某一固定載荷P時，變截面試樣的不同橫截面內的應力水平σ＝4P/(πD²)必然隨著漸變的直徑而不同。因此，基于變截面試樣的本測試方法可以實現(xiàn)在一次試驗過程中獲得多個應力水平下的蠕變性能數(shù)據(jù)，達到多通量測量的目的，從而不但極大的提高了測試效率，而且大大節(jié)省了試驗周期和成本。

2)本發(fā)明在變截面試樣的表面用高溫漆噴涂生成散斑。不但噴涂方便，工作效率高，而且易于后續(xù)的觀測和處理。

3)本發(fā)明所采用的帶視窗的高溫加熱爐，與傳統(tǒng)加熱爐相比多設置了透明觀察視窗，視窗的尺寸需保證待測試樣段均能被相機所拍到。所述視窗的設置在保證爐內溫度均勻性的同時，為光學測量提供了條件，也為進一步獲得多通量的變形數(shù)據(jù)提供了支撐。

4)本發(fā)明通過設置照明光源和相機，實現(xiàn)了采用非接觸式數(shù)字相關技術對試樣表面的全場蠕變變形進行測量，一方面可避免傳統(tǒng)的高溫引伸計測量量程有限的缺點，另一方面還具有一次測量全場應變而不是某一標距段內均勻變形的優(yōu)點，具有測量精度高、獲得數(shù)據(jù)量大、測量范圍廣等優(yōu)點。

5)本發(fā)明中的照明光源發(fā)出的光為藍光，可以測得工作溫度為600℃～1000℃下的試樣表面的全場變形情況。

6)本發(fā)明中的相機采用雙鏡頭，可以拍攝獲得試樣表面所噴涂的散斑的三維數(shù)字圖像信息，從而可以測得試樣的三維變形情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的變截面蠕變試樣示意圖。

圖3為采用本發(fā)明測量方法獲取多個應力水平條件蠕變性能的示意圖。

圖中標記符號的含義如下：

10—變截面試樣 11—待測試樣段 11A-正中間橫截面

12—夾持端 20—加熱爐 21—視窗 30—照明光源

40—相機

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

一種基于變截面試樣的高溫蠕變性能測試方法，其包括如下步驟：

S1，在變截面試樣10的表面用高溫漆噴涂生成散斑。