[其他]增強型超高壓傳感器及其制法與設備

無效

• 申請號: 87103776
• 申請日: 1987-05-19
• 公開（公告）號: CN87103776A
• 公開（公告）日: 1988-12-07
• 發明（設計）人: 韓育禮
• 申請（專利權）人: 華東工學院
• 主分類號: G01L9/04
• 分類號: G01L9/04;G01L1/22
• 代理公司: 華東工學院專利事務所
• 代理人: 劉素梅

本發明涉及一種測量流體動、靜態壓強的超高壓傳感器，特別是一種增強型應變管式超高壓傳感器及其制法與設備。

現有技術對液體及氣體的動、靜態壓強測量所用的應變管式超高壓傳感器，由于結構簡單，性能較好，而得到較為廣泛地采用。為提高工作壓力，同時保持比較好的精度特性，目前國內外對工作壓力超過700MPa的超高壓傳感器，其應變管材料通常采用屈服強度為1800MPa以上的超高強度鋼，如馬氏體時效鋼等，一般還需在高于工作壓力的條件下做自增強處理，卸壓以后有時還做250°至360℃的低溫穩火處理。采用上述材料及工藝過程，才能使傳感器工作壓力得到一定提高。但由于精度等指標及材料性能的限制，目前國內外的應變管式高壓傳感器，最高工作壓力為1400MPa左右，如采用一般合金結構鋼制成的應變管式高壓傳感器的最高工作壓力不超過700MPa（例如上海華東電子儀器廠的BPR-10/5000型壓力傳感器，最高工作壓力為490MPa）。如采用馬氏體時效鋼，通過上述自增強等處理工藝，國外此類傳感器最高工作壓力為1400MPa（例如英國QUB14kb應變式高壓傳感器。QUEEN′S????UNIVERSITY????OF????BELFAST，Department????of????Mechanical????and????Industrial????Engineering，High????Pressure????Equipment????Oper-ators????Handbook????1985.10）。后者，由于對超高強度馬氏體時效鋼的拉、壓應力-應變曲線的線性和強度條件有嚴格的要求及其應變時效工藝較復雜，因而成本高，現有產品也不適宜液體或氣體在1000MPa以上高動態壓力規律的測量。

本發明的增強型超高壓傳感器，主要由應變管、工作及補償應變片、螺紋接頭及引線接頭組成，其特征在于應變管是經高壓、高溫處理的增強型應變管。一般自增強應變管在平時存在著與工作應力相反符號有利的殘余應力，由于鮑辛格效應的存在而達不到彈性工作壓力的理論值，采用本發明的工藝處理，可使此應變管的彈性工作壓力達到或超過自增強應變管彈性工作壓力的理論值，即達到同尺寸、同材料的未經處理應變管的兩倍以上，其工作壓力范圍可以達到1400MPa以上，而對應變管所用的合金鋼材料并無特殊要求。用于動、靜態一般用途測量的超高壓傳感器，在增強型應變管與螺紋接頭之間增設錐面金屬密封墊，密封墊兩端錐面分別同增強型應變管和螺紋接頭的相應錐面壓緊配合，此配合面的錐面角度的大小，按工作壓力范圍選擇在60°～170°，以保證在增強處理的高壓高溫下及工作壓力下可靠地密封。用于高動態壓力規律測量的小型化超高壓傳感器，是由小尺寸的增強型應變管、螺紋接頭、工作及補償應變片、引線接頭及螺紋壓環組成，增強型應變管3的錐形端面，直接同測量對象壓緊。

本發明超高壓傳感器的制造方法，其特征在于對應變管采用增強工藝，即在應變管加工及熱處理達到要求的尺寸及機械性能后，將其接入高壓發生器的工作端，承受予定的極限工作壓力進行自增強處理，隨后將其在承受的壓力約為自增強處理壓力的1/2時，將其推入加熱爐內進行載壓熱處理，加熱溫度為250°～360℃，保溫時間2～4小時。采用本發明的應變管增強工藝，是基于材料在拉伸（或壓縮）產生塑性變形在卸載后進行250°～360℃的熱處理，可以使隨后的壓縮（或拉伸）的屈服強度絕對值降低的現象，即鮑辛格（Bauschinger）效應所帶來的不利影響基本消除的事實，用在應變管的增強處理之中，它能使應變管內壁的殘余應力達到理想的有利狀態，從而提高此應變管壓力傳感器的測量工作壓力及精度等性能指標。

本發明超高壓傳感器制造方法的設備，其特征在于增強型應變管的制造方法的專用設備，主要是由一個增壓型超高壓發生器系統、壓力應變測量系統、加熱及測溫系統和壓力溫度控制臺等有機組合的高壓高溫系統。此種有機組合，使應變管在預定高壓下對自緊管做自增強處理，并能可靠地使應變管在載壓熱處理中達到所要求的內壓及溫度等條件，其工作能力要能保證應變管處于400℃及800MPa以上的保溫、保壓時間達到6小時以上。該設備系統的加熱爐的爐門，系采用柔性耐火材料等專門設計制成，它可以對應變管在載壓熱處理中起密封保溫作用。同時，在加熱爐和超高壓發生器系統的工作端之間設有滑動機構，以滿足應變管在載壓熱處理中所需要的軸向移進加熱保溫以及移出冷卻、卸壓的要求。根據需要，此高壓高溫系統具有對超高壓傳感器進行工作壓力循環及進行工程標定的功能。