[發明專利]金屬材料拉伸試驗機及其制造方法

在審

• 申請號: 202110678346.7
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113504114A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 周鳳葆;張永恒;張羽;郝新輝;范志霞;靳玉生;宋小波;郝飛;趙東;趙林偉
• 申請（專利權）人: 河南中原特鋼裝備制造有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 亢志民

本發明涉及一種在高壓氫氣環境下進行拉伸試驗的金屬材料拉伸試驗機及其制造方法，包括高壓氫氣環境的容器、拉伸樣拉伸裝置、與拉桿連接的常規拉伸實驗機組成，容器與氫氣接觸的部分均使用抗氫腐蝕作用材料S31603或HR?3不銹鋼制作，其余部件使用抗氫腐蝕作用的30CrMoA合金結構鋼材料制作，容器的密封選擇氟橡膠“O”型圈密封,整個容器具有在高壓氫氣環境抗氫氣腐蝕的能力，使用熱裝裝配方法將筒體內襯裝配進筒體、將密封頭內芯裝配進密封頭外箍，裝配前，兩裝配件配合公差為H7/p6過盈公差，確保筒體內襯與外筒，密封頭內芯與密封頭外箍緊密結合，設計一種T型槽設計結構，實現拉伸樣快速安裝，使用拉桿以螺紋形式連接到常規拉伸實驗機上，實現拉伸試驗功能。

技術領域

本發明屬于機械制造技術領域，尤其涉及一種在高壓氫氣環境下進行拉伸試驗的金屬材料拉伸試驗機及其制造方法。

背景技術

氫氣作為一種新型能源，正在被世界各個國家開發利用。而且氫氣的儲存、使用不可避免的會應用到很多金屬材料。但氫氣對金屬是有腐蝕的，氫作為元素周期表上的第一號元素，氫原子半徑非常小，氫氣能夠穿過大部分肉眼看不到的微孔。特別是在高壓環境下，氣相中的氫以氫原子形式滲入金屬基體當中，初期容易積聚在金屬機體內微裂紋處，導致微裂紋快速擴展成開裂缺陷，嚴重時氫與鋼中的碳結合生成甲烷，造成鋼表層脫碳，使鋼性能降低，最終也會導致金屬產生開裂缺陷。在高壓環境下，金屬一旦發生開裂，就會發生很嚴重的事故。為此，在制作與高壓氫氣接觸的金屬材料產品時，都要驗證產品使用金屬材料在高壓氫氣環境下的拉伸性能。這就需要一種高壓氫氣環境下金屬材料拉伸試驗機。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足而提供一種采用抗氫腐蝕的高壓氫氣環境容器模擬金屬材料所處氫氣環境，同時將該容器與拉伸裝置通過拉桿以螺紋連接形式結合到一起，制成能夠在高壓氫氣環境下進行金屬材料拉伸試驗的金屬材料拉伸試驗機及其制造方法，通過這樣的設備對金屬材料進行拉伸試驗，驗證金屬材料在高溫氫氣環境下能否滿足使用要求。

本發明的目的是這樣實現的：

一種金屬材料拉伸試驗機，包括具有高壓氫氣環境的帶有上端口和下端口的容器、伸入到容器中的拉伸樣拉伸裝置；

在容器內與氫氣接觸的部分設置有容器內襯，容器的上端口通過螺紋連接有螺紋堵塊，在螺紋堵塊下面設置有封堵在帶有容器內襯的容器上端口上的密封塞，螺紋堵塊靠與容器的上端口的螺紋連接壓住密封塞，在密封塞與容器內襯之間還設置有第一氟橡膠O型密封圈；

在容器的下端口上封堵有密封頭內芯，密封頭內芯熱套內襯于密封頭外箍中，密封頭外箍通過分瓣卡箍與容器下端卡緊在一起，在密封頭內芯與容器下端口的容器內襯之間設置有第二氟橡膠O型密封圈，形成一個盛裝高壓氫氣的密閉容器；

在容器中設置有處于高壓氫環境下的拉伸樣拉伸裝置，拉伸樣拉伸裝置包括安裝拉伸樣的裝卡工裝、將裝卡工裝固定在容器內的支撐套、連接拉伸樣的拉桿，拉桿穿過密封頭內芯并通過其下端以螺紋連接形式與拉伸實驗機相連接，拉桿的上端連接拉伸樣的下端，拉伸樣的上端連接裝卡工裝，拉伸樣與裝卡工裝之間采用T型槽形式連接，裝卡工裝安裝在在支撐套上部的凹坑處，拉伸試驗機下拉拉桿，進而拉動拉伸樣下移，支撐套阻止拉伸樣下移，最終將拉伸樣拉斷達到試驗目的。

所述裝卡工裝的T型槽以及支撐套的側面均為開口狀，拉桿上端與拉伸試樣連接后均通過所述T型槽、支撐套的側面開口進入到T型槽和支撐套中，拉伸試樣的上端T型結構安裝在裝卡工裝下端的T型槽中，拉桿的上端也帶有T型槽，拉伸試樣的下端T型結構安裝在拉桿上端的T型槽中，同時裝卡工裝落座在支撐套上部凹坑處。

所述T型槽設計參數如下：若試樣中間圓柱段直徑為d，則T型槽上部開口寬度n＝d+1(mm)；若試樣兩端端部圓柱段直徑為D，則T型槽下部槽口寬度m＝D+1(mm)。