[發明專利]一種用于應力腐蝕裂紋萌生和擴展實驗的加載裝置

有效

• 申請號: 202010259042.2
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111289380B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 匡文軍;張世豪;王生凱;馮興宇;郭朝維
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02;G01N17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明提供的一種用于應力腐蝕裂紋萌生和擴展實驗的加載裝置，包括高溫高壓釜釜體、高溫高壓釜釜蓋、試樣的加載結構、可移動加載平臺、位移傳感器、伺服拉伸試驗機和支撐架，其中，所述可移動加載平臺套裝在支撐架上，且沿支撐架上下移動；所述伺服拉伸試驗機的輸出軸穿過支撐架的底板與可移動加載平臺的底部連接；所述高溫高壓釜釜蓋安裝在支撐架的上端；所述高溫高壓釜釜體安裝在高溫高壓釜釜蓋上；所述高溫高壓釜內試樣架置于高溫高壓釜釜體內；在同一高溫高壓釜中，通過試樣的加載結構實現對小尺寸拉伸試樣的慢應變速率拉伸實驗，以及大尺寸緊湊拉伸樣品的恒應力強度因子拉伸實驗，可滿足對應力腐蝕開裂全過程的研究需求，大大豐富了設備的功能，提高了集成度，顯著降低實驗室建設成本。

技術領域

本發明屬于材料實驗研究領域，具體涉及一種用于核電金屬材料應力腐蝕裂紋萌生和擴展實驗的加載裝置。

背景技術

當前，隨著我國核電事業的快速發展，核電安全業已成為國家和民眾廣泛關注的重要問題。核電站中使用的各類材料的失效往往會嚴重威脅核電站的安全運行，甚至會給民眾的生命安全和環境保護帶來災難性后果，因此研究核電材料的失效行為和機理是預防核電事故的必要措施之一。應力腐蝕開裂是核電材料領域中最主要的失效形式之一，獲得核電材料在高溫高壓水環境中的應力腐蝕開裂規律，揭示應力腐蝕開裂的內在損傷機理，對于核電站的安全運行和維護具有重大意義。

開展高溫高壓水環境中應力腐蝕開裂規律研究首先需要解決的問題是實驗裝置的搭建。現有的實驗裝置均存在功能集成度低、實驗效率低下的問題。即在同一套實驗裝置內只能進行評價應力腐蝕裂紋萌生敏感性的慢應變速率拉伸實驗(如專利“一種帶高溫高壓循環水的慢拉伸實驗裝置及使用方法”，公開號：103499502B)或恒載荷拉伸實驗(如專利“一種高溫高壓恒載荷應力腐蝕實驗方法及裝置”，公開號：102706750A)，且一次慢應變速率拉伸實驗只能針對單個試樣進行，無法滿足高溫高壓水環境下核電金屬材料應力腐蝕開裂的高效研究。另外，當需要評價材料應力腐蝕裂紋擴展敏感性時則需要采用恒應力強度因子拉伸實驗，該試驗需要采用較大的緊湊拉伸試樣并配合較粗的拉伸軸來完成，往往需要在另一套單獨的加載系統上實現。這樣很容易造成測試系統功能分散，設備冗余度增加，實驗室建設成本顯著上升。因此，研發高集成度、高效率的實驗裝置及相關方法，對節約實驗成本、提高研究效率，推動核電結構材料環境損傷研究進展，確保核電設備安全運行具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于應力腐蝕裂紋萌生和擴展實驗的加載裝置，解決了現有的實驗裝置存在功能集成度低、實驗效率低下的問題。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明提供的一種用于應力腐蝕裂紋萌生和擴展實驗的加載裝置，包括高溫高壓釜釜體、高溫高壓釜釜蓋、試樣的加載結構、可移動加載平臺、位移傳感器、伺服拉伸試驗機和支撐架，其中，所述可移動加載平臺套裝在支撐架上，且沿支撐架上下移動；所述伺服拉伸試驗機的輸出軸穿過支撐架的底板與可移動加載平臺的底部連接；所述高溫高壓釜釜蓋安裝在支撐架的上端；所述高溫高壓釜釜體安裝在高溫高壓釜釜蓋上；所述高溫高壓釜內試樣架置于高溫高壓釜釜體內；

所述試樣的加載結構的一端安裝在可移動加載平臺上，其另一端穿過高溫高壓釜釜蓋安裝在高溫高壓釜內試樣架的頂部；

所述試樣的加載結構用于固定小尺寸的第一拉伸試樣或大尺寸緊湊型的第二拉伸試樣。

優選地，當進行第一拉伸試樣的慢應變速率拉伸或應力腐蝕裂紋萌生實驗時，所述試樣的加載結構包括第一I段拉伸軸、第一II段拉伸軸和III段拉伸軸，其中，所述III段拉伸軸設置有四個，分別配合安裝在可移動加載平臺上開設的中心孔和沿中心孔位置均布的三個軸孔上；每個III段拉伸軸的自由端連接有一個第一II段拉伸軸；所述第一II段拉伸軸的自由端穿過高溫高壓釜釜蓋，且連接第一拉伸試樣；所述第一拉伸試樣的自由端連接第一I段拉伸軸，所述第一I段拉伸軸固定在高溫高壓釜內試樣架上；