[發明專利]一種恒應力加載氫滲透實驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201910432829.1
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110118695B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 張振;丁領領;楊陽;吳明輝;余飛海;李桂貞
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張明浩

本發明提供一種恒應力加載氫滲透實驗裝置，包括機械應力加載機構和氫滲透反應機構，機械應力加載機構包括施力機構、彈簧、被動滑塊和力補機構，氫滲透反應機構包括試件和試件拉伸架，施力機構可對彈簧產生拉力而使彈簧發生形變，彈簧對試件拉伸架產生拉力而實現對試件的拉伸，試件拉伸后長度改變，彈簧的長度也發生改變，導致彈簧對試件的拉力產生部分損失，力補機構可對損失的力進行補償，以保證試件的恒力加載；本發明還提供一種恒應力加載氫滲透實驗裝置的試驗方法。本發明根據試件的微小變形通過力補機構進行補償，以保證載荷恒定，本裝置對金屬材料拉伸的適用性強，裝置簡單，測量精確，成本較低，易實現恒力下的蠕變應力及位移的實時監測。

技術領域

本發明屬于金屬材料性能測試技術領域，具體涉及一種恒應力加載氫滲透實驗裝置。

背景技術

隨著金屬材料的廣泛應用，金屬材料的性能變得至關重要，尤其是鋼的使用在海洋工程上更為突出，由于海水的特殊性，容易使鋼材產生氫脆現象，氫脆現象是指由于氫以原子狀態滲入金屬內，在金屬內部再結合成分子而產生很高的壓力，嚴重時會導致表面鼓包或皺折，從而使鋼的優越性能喪失，因此，對影響氫滲透現象因素的研究，對氫滲透的作用機理和安全防護等方面具有重要的意義。

目前，氫滲透試驗大多采用電化學滲透方法測定氫在金屬結構中的擴散行為，用電化學充氫方法可獲得比實際工況條件苛刻的氫濃度，更能模擬反應器的停工狀態，且試驗裝置相對簡易，故該方法更適合材料多場耦合環境下氫脆的研究，然而現有技術中大多無法實現試件拉伸與電化學反應同時進行，同時外加應力很難達到恒定，不能準確的進行氫滲透曲線的測定，此外，外加應力機構與電解槽也難以連接，現有設備難以實現慢拉伸與電化學腐蝕設備間的良好配合，可選試樣種類局限較大。

發明內容

本發明的第一目的是解決現有技術存在的問題與不足，提供一種恒應力加載氫滲透實驗裝置，能夠在恒載荷拉伸力的作用過程中，實現氫滲透反應；

本發明的第二目的是提供一種恒應力加載氫滲透實驗裝置的試驗方法。

本發明采用以下技術方案：

一種恒應力加載氫滲透實驗裝置，包括機械應力加載機構和氫滲透反應機構，機械應力加載機構和氫滲透反應機構設置在底座上，所述機械應力加載機構包括施力機構、拉伸傳動機構和力補機構，氫滲透反應機構包括試件和試件拉伸架，拉伸傳動機構包括彈簧和被動滑塊，所述施力機構與彈簧連接，彈簧與被動滑塊連接，被動滑塊與試件拉伸架連接，施力機構可對彈簧產生拉力而使彈簧發生形變，彈簧對被動滑塊和試件拉伸架產生拉力而使試件拉伸架遠離試件的方向運動，從而實現對試件的拉伸，試件拉伸后長度會發生變化，使彈簧的長度也發生改變，導致彈簧對試件的拉力產生一部分損失，所述力補機構可對損失的力進行補償，以保證試件的恒力加載。

進一步的，所述力補機構包括位移檢測器、電流控制器、標準重量砝碼、電磁盤、鋼絲和定滑輪，所述位移檢測器與彈簧連接，位移檢測器依次與電流控制器和電磁盤電性連接，電磁盤固定在底座上，電磁盤上方設置有被鋼絲一端牽引的標準重量砝碼，鋼絲另一端繞過固定在底座上的定滑輪與試件拉伸架連接而對試件產生拉力，所述位移檢測器用于檢測彈簧的長度變化，并根據彈簧的長度變化，電流控制器調整流經電磁盤的電流，進而調節電磁盤對標準重量砝碼的引力，最終控制標準重量砝碼通過鋼絲拉動試件的拉力，實現對試件損失的拉力補償，以保證試件的恒力加載。

進一步的，所述施力機構包括絲杠、運動滑塊和絲杠限位板，絲杠與運動滑塊連接，運動滑塊與彈簧連接，可通過旋轉調節絲杠運動，絲杠帶動運動滑塊遠離彈簧方向移動，進而對彈簧產生拉力而使彈簧發生形變，絲杠限位板設置在底座上，固定設置在絲杠的后方，用于限制絲杠的移動。