[發明專利]一種高溫高壓水微動疲勞正壓力施加裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201910532846.2
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110208125A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 譚季波;吳欣強;韓恩厚;王翔
• 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;G01N3/18;G01N3/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及疲勞試驗領域，具體是一種高溫高壓水微動疲勞正壓力施加裝置及其使用方法。片狀疲勞試樣豎向設置于高壓釜體內的疲勞夾具之間，兩個支撐底座上的定位凹槽分別正對片狀疲勞試樣兩側的窄面，每個定位凹槽內分別安裝支撐板，支撐板為中間水平面及所述水平面兩側平行相對的豎直定位凸緣組合成一體的工字型結構；磨損壓頭安裝于支撐板中間水平面的外端，每個磨損壓頭的外表面正對片狀疲勞試樣的一個窄面；支撐板兩側的定位凸緣上對稱設置桿狀彈簧掛鉤，通過拉伸彈簧連接兩個支撐板同一側面的彈簧掛鉤。本發明用于在高溫高壓水環境中精確施加摩擦副與疲勞試樣之間的正壓力，評價結構材料在高溫高壓水環境中的微動疲勞性能。

技術領域

本發明涉及疲勞試驗領域，具體是一種高溫高壓水微動疲勞正壓力施加裝置及其使用方法，用于在高溫高壓水環境中精確施加摩擦副與疲勞試樣(如：片狀疲勞試樣、棒狀疲勞試樣)之間的正壓力，評價結構材料在高溫高壓水環境中的微動疲勞性能。

背景技術

結構材料在高溫高壓水溶液(200～360℃，4～20MPa)環境下的微動磨損疲勞失效是核電工業領域面臨的重要問題之一。核電站中有相當一部分結構損傷事故與微動損傷有著直接關系，如蒸汽發生器中的傳熱管既是關鍵部件也是薄弱部件。蒸汽發生器傳熱管作為隔離一、二回路的邊界部件，其運行可靠性要求很高。然而，傳熱管的薄壁結構剛度較低，且傳熱管與支承板、抗振條間存在微小的間隙，設備運行時在流致振動激勵下傳熱管與支承板、抗振條間有微幅的相互碰撞和滑動，增加微動損傷而失效的可能性。同時，由于停堆/啟堆、熱分層、流致振動等，導致傳熱管遭受腐蝕疲勞損傷。因此，微動磨損疲勞損傷是蒸汽發生器傳熱管主要的潛在失效形式之一。目前，專利“一種帶高溫高壓循環水的腐蝕疲勞試驗裝置(公開號CN102346114A)”主要針對結構材料高溫高壓水腐蝕疲勞行為研究，專利“一種高溫高壓原位微動磨損試驗裝置”(公開號CN104359778A)主要針對結構材料高溫高壓水微動磨損行為研究，均不能實現結構材料高溫高壓水微動疲勞行為研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫高壓水微動疲勞正壓力施加裝置及其使用方法，解決高溫高壓水微動疲勞試驗過程中疲勞試樣與磨損壓頭之間正壓力精確施加問題。

本發明的技術方案是：

一種高溫高壓水微動疲勞正壓力施加裝置，該裝置包括：片狀疲勞試樣、疲勞夾具、支撐板、支撐底座、連接螺桿、拉伸彈簧、彈簧掛鉤、立柱、樣品臺、轉接頭、加載軸、高壓釜體、高壓釜蓋、磨損壓頭、定位凹槽、定位凸緣，具體結構如下：

高壓釜體倒扣于高壓釜蓋上，高壓釜體內的立柱固定于高壓釜蓋上，樣品臺固定于立柱頂部；片狀疲勞試樣豎向設置于高壓釜體內的疲勞夾具之間，片狀疲勞試樣上端通過疲勞夾具與樣品臺連接，片狀疲勞試樣下端通過疲勞夾具與轉接頭連接，轉接頭的底部與穿過高壓釜蓋的加載軸連接；

兩個支撐底座分別通過豎向設置的連接螺桿固定于樣品臺上，兩個支撐底座對稱設置于片狀疲勞試樣的兩側；兩個支撐底座的相對側面分別開設水平的定位凹槽，兩個定位凹槽對稱設置，兩個支撐底座上的定位凹槽分別正對片狀疲勞試樣兩側的窄面，每個定位凹槽內分別安裝支撐板，支撐板為中間水平面及所述水平面兩側平行相對的豎直定位凸緣組合成一體的工字型結構；

磨損壓頭安裝于支撐板中間水平面的外端，每個磨損壓頭的外表面正對片狀疲勞試樣的一個窄面；每個支撐板兩側的定位凸緣上對稱設置桿狀彈簧掛鉤，拉伸彈簧為兩個，每個拉伸彈簧連接兩個支撐板同一側面的彈簧掛鉤。

所述的高溫高壓水微動疲勞正壓力施加裝置，高壓釜體內的立柱通過螺紋連接方式固定于高壓釜蓋上，樣品臺通過螺紋連接方式固定于立柱頂部。

所述的高溫高壓水微動疲勞正壓力施加裝置，每個連接螺桿的上端通過螺母固定于樣品臺上，每個連接螺桿的下端與支撐底座連接，每個支撐底座的頂面沿豎向開設與定位凹槽相通的螺紋孔，支撐底座通過螺紋孔與連接螺桿連接。