[實用新型]一種具有三維對稱結構的管狀徑向加載試樣

有效

• 申請號: 202020146762.3
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN213022607U
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 酈曉慧;王儉秋;韓恩厚;郭延軍
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司;中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N17/00
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本實用新型公開了一種具有三維對稱結構的管狀徑向加載試樣，解決現有技術中管材應力加載不便、不同表面狀態試樣應力腐蝕實驗對比繁瑣、實驗管材用量大、高壓釜有效實驗空間少等問題。將管材試樣加工成三維對稱結構，然后對其進行加載；通過螺栓加載的方式改變管材直徑，從而實現在管材試樣表面施加不同水平的應力，研究管材樣品不同應力條件下的應力腐蝕開裂行為。本實用新型試樣的應力腐蝕實驗對比方便，實驗結果可信度高，并可節省材料用量、提高實驗效率，尤其適用于研究受表面狀態影響顯著的傳熱管應力腐蝕開裂行為。

技術領域

本實用新型涉及管狀徑向加載試樣，具體為一種具有三維對稱結構的管狀徑向加載試樣。

背景技術

蒸汽發生器是反應堆核電站一回路、二回路的邊界，它將反應堆產生的熱量通過一回路傳遞給蒸汽發生器二次側，產生蒸汽推動汽輪機做功。同時，它又是分隔一次側和二次側介質的屏障，避免一回路的放射性物質進入二回路，它對于核電站的安全運行非常重要。統計資料表明：蒸汽發生器傳熱管因受應力腐蝕開裂而發生失效是最為嚴重的。

為減輕蒸汽發生器傳熱管的應力腐蝕開裂，主要采取兩方面措施：一方面是嚴格控制回路中的水化學，另一方面是研發更加耐蝕的合金，且合金的不同加工工藝、熱處理工藝和表面狀態對應力腐蝕開裂有較大影響，但是這些改進措施的有效性都需要通過實驗室中大量的應力腐蝕實驗驗證。模擬核電環境的高溫高壓應力腐蝕實驗的周期較長，一般進行高溫高壓實驗的高壓釜容積只有5L左右，有效實驗空間極其有限，所能放置的樣品也十分有限，從而導致實驗效率偏低，實驗數據量偏少，實驗結果說服力不足。另外，在對比相同應力條件下不同表面狀態對應力腐蝕開裂影響時，不可避免要引入因測量誤差而帶來應力狀態的偏差。因此，為了節約材料、節省實驗設備資源，且能在相同應力分布狀態下進行較為精確的對比研究，設計了具有三維對稱結構的管狀徑向加載試樣。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種具有三維對稱結構的管狀徑向加載試樣，該試樣能較為精確控制兩個測試面的應力狀態分布，能對比不同應力狀態和利用對稱結構研究相同應力不同表面狀態的應力腐蝕開裂行為，同時節約材料和實驗設備資源。

本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是：一種具有三維對稱結構的管狀徑向加載試樣，包括試樣本體，其特征是，所述試樣本體為柱形結構，所述試樣本體包括測試面和加載面，所述測試面的上下兩端設置有弧形凹陷結構，所述加載面的中部設置有螺栓孔，用于穿設螺栓進行加載；所述測試面包括測試面一和測試面二，所述加載面包括加載面一和加載面二，所述測試面一和測試面二對稱布置，所述加載面一和加載面二對稱布置，所述測試面一、加載面一、測試面二、加載面二順次連接。

進一步的，所述弧形凹陷結構的兩端截面寬度大于其中部截面寬度，所述測試面與加載面的連接線之間相平行。

進一步的，所述試樣本體的外徑在10mm–30mm之間，且其外徑與壁厚的比值在10-25之間。

進一步的，所述試樣本體的高度與其外徑之比在0.95-1.05之間；所述測試面的高度與試樣本體的高度之比在0.45-0.55之間；所述測試面的寬度與試樣本體的外徑之比在0.23-0.28之間；所述螺栓孔的孔徑與測試面的高度之比在0.5-0.6之間。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和效果：

1、通過截取管材，加工成本實用新型的三維對稱結構，利用有限元模擬計算樣品表面的應力和應變分布狀態，應力/應變計算精確、實驗可控。

2、利用對稱結構產生的相同應力狀態，可用來研究具有環向不均勻性的管材應力腐蝕行為。

3、本實用新型可以提高材料利用率，從而節約材料。

4、本實用新型可以在實驗室高壓釜有限的空間中放入更多的樣品數量，節約實驗設備資源，提高實驗效率，增加實驗數據量，提高結果可靠性。