[發(fā)明專利]一種高通量微型四點(diǎn)彎曲應(yīng)力腐蝕萌生試驗(yàn)裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110478400.3
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113188985A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董立謹(jǐn);時(shí)圳演;王勤英;鄭淮北;劉庭耀;劉麗
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué);成都先進(jìn)金屬材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種高通量微型四點(diǎn)彎曲應(yīng)力腐蝕萌生試驗(yàn)裝置及方法，屬于腐蝕科學(xué)與防腐技術(shù)領(lǐng)域。本裝置包括試驗(yàn)夾具和連接裝置，試驗(yàn)夾具起到支撐樣品和施加載荷的作用，連接裝置用于試驗(yàn)夾具之間的連接以及試驗(yàn)夾具與拉伸機(jī)夾具的連接，并與螺母配合使用起載荷傳遞作用。利用本裝置對微型片狀試樣緩慢施加載荷，并通過有限元數(shù)值模擬獲取試樣表面應(yīng)力分布與外加載荷的對應(yīng)關(guān)系，可精確獲取裂紋萌生應(yīng)力。因此，本試驗(yàn)裝置及方法在金屬焊接接頭熔合界面區(qū)域?yàn)榇淼奈^(qū)應(yīng)力腐蝕萌生研究方面具有顯著優(yōu)勢。此外，本裝置通過在導(dǎo)向桿上串聯(lián)多個(gè)試驗(yàn)夾具，可同時(shí)測試多個(gè)樣品，從而大幅度提高試驗(yàn)效率，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕萌生的高通量評價(jià)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高通量微型四點(diǎn)彎曲應(yīng)力腐蝕萌生試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

應(yīng)力腐蝕是現(xiàn)代工程實(shí)踐中材料的主要失效形式之一。其開裂無明顯征兆，因此常常導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。應(yīng)力腐蝕是腐蝕介質(zhì)、敏感的材料結(jié)構(gòu)、應(yīng)力三者之間的協(xié)同作用而產(chǎn)生的滯后開裂現(xiàn)象。

在石油天然氣、核電等諸多工業(yè)領(lǐng)域，通常采用堆焊鎳基合金或不銹鋼對低合金鋼或碳鋼進(jìn)行保護(hù)，在一些特殊情況下，例如堆焊層破壞、特殊設(shè)計(jì)等，接頭會與腐蝕介質(zhì)直接接觸。除此之外，焊縫通常存在較大的焊接殘余應(yīng)力，導(dǎo)致焊接接頭更容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞。

根據(jù)我國“GBT/15970金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)”可知，用于研究應(yīng)力腐蝕的試驗(yàn)方法較多。傳統(tǒng)的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)一般采用恒載荷加載，而在裂紋萌生和擴(kuò)展的過程中，動態(tài)塑性應(yīng)變是關(guān)鍵因素，因此，慢動態(tài)應(yīng)變的應(yīng)用對于恒定總應(yīng)變或恒載荷試驗(yàn)是重要的。對于焊接接頭應(yīng)力腐蝕的研究均是對其進(jìn)行整體評估，采用的試樣一般為相對較大的長條狀試樣，然而裂紋的萌生和擴(kuò)展一般是發(fā)生在只有微米級尺度的焊接熔合界面，一般的試驗(yàn)方法難以準(zhǔn)確獲得裂紋萌生應(yīng)力，而且試驗(yàn)效率較為低下。因此，本專利提供一種慢應(yīng)變速率加載條件下的高通量微型四點(diǎn)彎曲應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置及方法，實(shí)現(xiàn)對焊接接頭微區(qū)應(yīng)力腐蝕開裂裂紋萌生行為的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種慢動態(tài)應(yīng)變加載下的高通量微型四點(diǎn)彎曲應(yīng)力腐蝕萌生試驗(yàn)裝置及方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種高通量微型四點(diǎn)彎曲應(yīng)力腐蝕萌生試驗(yàn)裝置，該裝置包括試驗(yàn)夾具和連接裝置，試驗(yàn)夾具主要進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，連接裝置主要進(jìn)行試驗(yàn)夾具與慢拉伸機(jī)夾具的連接，以及試驗(yàn)夾具之間的相互連接，實(shí)現(xiàn)拉壓轉(zhuǎn)換，其中：

所述試驗(yàn)夾具是由至少一個(gè)加載夾具和一個(gè)凹形夾具以及兩個(gè)用于定位及固定試樣的螺栓，四根定位銷釘組成；其中加載夾具的突出部位是一個(gè)加載壓頭，提供兩個(gè)圓弧狀的支點(diǎn)，兩支點(diǎn)之間采用圓弧過渡；槽型凹形夾具用于放置試樣以及承載，其上通過楔入的四根銷釘實(shí)現(xiàn)試樣的定位；螺栓從凹形夾具兩側(cè)擰入，通過控制旋轉(zhuǎn)周次調(diào)節(jié)樣品對中性。此外，兩個(gè)夾具都有四個(gè)對角相等的導(dǎo)向孔，與導(dǎo)向桿配合使用。

所述連接裝置是由兩個(gè)長寬與試驗(yàn)夾具相等的連接夾具、四根兩兩相等的導(dǎo)向桿以及相應(yīng)的鎖緊螺母組成；連接夾具分為上連接夾具與下連接夾具，兩個(gè)夾具完全相同，在裝配上略有差異，其上開有連接孔、銷釘孔以及對角的兩個(gè)導(dǎo)向孔。導(dǎo)向桿兩端螺紋直徑比桿身直徑稍小。

所述試驗(yàn)夾具可以通過導(dǎo)向桿進(jìn)行多個(gè)串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，但是串連在中間的試驗(yàn)夾具四個(gè)導(dǎo)向孔均需與導(dǎo)向桿直徑相配合。

所述試驗(yàn)夾具和連接裝置材質(zhì)最好與試驗(yàn)樣品相同，如果試驗(yàn)夾具和連接裝置與試驗(yàn)樣品材質(zhì)不同時(shí)需要采取相應(yīng)的隔絕措施，或者設(shè)置對比試驗(yàn)，排除試驗(yàn)夾具和連接裝置對應(yīng)力腐蝕結(jié)果的影響。

所述試驗(yàn)裝置對夾具的具體尺寸無限制，可根據(jù)自己的試驗(yàn)?zāi)康囊约皹悠反笮∵M(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。