一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统以及方法技术方案

一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统以及方法，由控制器、周浸介质槽系统、周浸供液系统和供气系统组成，周浸介质槽系统安装在疲劳试验机上，并分别与周浸供液系统、供气系统连接，周浸供液系统向周浸介质槽系统提供介质或回流介质，控制器与供气系统连接控制供气系统向周浸介质槽系统供气或断气，能够保证轴向加载疲劳试样在试验过程中的周浸环境满足GB/T19746《金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》中要求，试验中每小时为一个周期，其中试样处于10min的浸渍和50min的干燥环境，浸渍溶液的温度为25℃±2℃，干燥时要求空气流通，空气温度为27℃±1℃，相对湿度应在45%±6%。

【技术实现步骤摘要】
一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统以及方法
本专利技术涉及材料腐蚀疲劳性能测试领域，具体说的是一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统以及方法。
技术介绍
腐蚀疲劳试验是在腐蚀环境中进行疲劳试验，考察材料在腐蚀环境和循环载荷共同作用下的服役性能。目前常用的方法是测在腐蚀环境中一定载荷比下的疲劳寿命和疲劳裂纹扩展速率，其中轴向加载腐蚀疲劳试验主要是用来测疲劳寿命，常参照的标准为GB/T3075《金属轴向疲劳试验方法》。在试验过程中，轴向疲劳载荷往往通过液压伺服疲劳试验机或电子高频、超声高频疲劳试验机来实现，而腐蚀环境则需要操作者根据试验条件和试样类型自行设计实现方法，在标准中也没有明确说明。对于在周浸环境下进行应力腐蚀试验（静态载荷），目前常用的方法是将试样用螺栓加载后放进周浸环境试验箱内进行试验；轴向加载下的周浸环境应力腐蚀（静态载荷）和腐蚀疲劳试验（动态载荷）均没有较成熟的方法，特别是周浸环境腐蚀疲劳试验，目前还未查到相关资料，这是因为轴向加载下的腐蚀疲劳试验的周浸环境较难实现。周浸环境是模拟工业海洋大气腐蚀环境，使测试的试样交替地浸入液态腐蚀介质和暴露在空气中，它可以模拟潮水涨落引起的潮差带腐蚀及波浪冲击，大气中经常遇到间隔降雨、结露和干湿交替出现的状态以及使用过程中因液面升降引起的腐蚀，试验结果与干湿变化的频率、温度和湿度密切相关。目前常用的试验周浸环境参照GB/T19746《金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》中执行，要求每小时为一个周期，其中10min的浸渍和50min的干燥，浸渍溶液的温度为25℃±2℃，干燥时要求空气流通，空气温度为27℃±1℃，相对湿度应在45%±6%。对于环境试验箱，以上控制难度不大，但对于加载的疲劳试样，由于受介质槽空间、试样与介质槽连接形式的影响，要保证以上要求，实现难度较大：①介质槽结构设计难度大，特别是介质槽与试样连接方式设计：为防止试样发生电偶腐蚀，试样仅能工作部分在介质槽内，所以试样必须穿过介质槽，如此介质槽的密封就特别困难，应力腐蚀情况下，所加载荷为静态力，胶密封就可以；但对于腐蚀疲劳，所加的载荷为动态载荷，胶密封已达不到使用要求，试验过程中，疲劳循环数周次后，胶与试样的连接或胶与介质槽的连接均容易出现松动，导致出现泄漏，所以必须采用结构密封，故对介质槽的设计要求非常高，特别是试样如何与介质槽连接方式设计；②周期浸渍、有温湿度要求的空气流通控制难度大：由于介质槽仅安装在试样的工作部分，受试样尺寸的限制，介质槽内部尺寸较小，且中间有试样穿过，故周浸试验箱采用的控制方法在疲劳腐蚀试验槽内不适用，不同于周浸环境箱的设计，疲劳腐蚀试验周浸介质槽必须有完全创新的方法才能达到要求。为此，本专利技术提供一种轴向加载腐蚀疲劳周浸环境实现方法，其可较好地解决以上两方面的难题，且实现简单、控制可靠、成本低廉，易于试验过程中的操作，保证周浸环境下的轴向加载腐蚀疲劳试验正常进行。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统以及方法，能够保证轴向加载疲劳试样在试验过程中的周浸环境满足GB/T19746《金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》中要求，试验中每小时为一个周期，其中试样处于10min的浸渍和50min的干燥环境，浸渍溶液的温度为25℃±2℃，干燥时要求空气流通，空气温度为27℃±1℃，相对湿度应在45%±6%。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统，由控制器、周浸介质槽系统、周浸供液系统和供气系统组成，周浸介质槽系统安装在疲劳试验机上，并分别与周浸供液系统、供气系统连接，控制器与供气系统连接控制供气系统向周浸介质槽系统供气或断气；所述的周浸介质槽系统由上盖板、下底板、玻璃圆筒、密封锥体、热电偶、加热棒、温湿度计和三通组成，玻璃圆筒的两端分别密封连接有上盖板和下底板，上盖板、下底板和玻璃圆筒围成用于放置试样的周浸介质槽，在上盖板和下底板的中心均设有与密封锥体形状一致的通孔，在两个通孔内分别过盈设置一个密封锥体，在每个密封锥体的中心设有使试样的一端过盈穿过的开口，下底板上开设有用于安装热电偶和加热棒的盲孔，热电偶的输出端与控制器连接，加热棒的输入端与控制器连接，三通的一端与周浸介质槽连通，另外两端分别与周浸供液系统和供气系统连接，温湿度计的探测头伸入周浸介质槽内，温湿度计的输出端与控制器连接；所述的周浸供液系统由补液槽、导管、提升机构组成，与提升机构连接的补液槽通过导管与三通的一端连通，控制器与提升机构连接，控制器控制提升机构上下周期往复运动，使补液槽的高度高于或低于周浸补液槽系统；本专利技术所述的供气系统由小型空气压缩机、控制开关和供气管组成，小型空气压缩机通过供气管与三通的一端连接，在供气管上设有由控制器控制闭合或断开的控制开关。本专利技术所述的下底板上开设有一个与周浸介质槽相连通的斜通孔，在周浸介质槽内的斜通孔的一端孔口对应周浸介质槽中心设置，斜通孔的另一端孔口内安装有三通的一端。本专利技术所述的三通朝上的一端连接供气系统，另外两个为直通口，分别连通导管和周浸介质槽。本专利技术所述的三通的一端与周浸介质槽的底部连通。一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的方法，其包括以下步骤：步骤一、在周浸介质槽内安装试样，再将周浸介质槽系统安装在疲劳试验机上，将周浸介质槽系统和周浸供液系统、供气系统相连，供气系统通过电线与控制器相连，所有连接结束后，向补充槽内添加腐蚀介质，打开程序控制器，观察介质管路是否渗漏，出风是否正常，确保介质供应和风供应正常，控制器控制加热棒加热，当温度达到25℃±2℃时，打开疲劳试验机，周浸疲劳试验开始；步骤二、控制器控制提升机构提升，使补液槽的高度高于周浸介质槽系统，介质流入周浸介质槽，根据热电偶反馈的周浸介质槽内的介质温度，通过打开或关闭加热棒使周浸介质槽内的温度保持在25℃±2℃，10min后控制器控制提升机构下降，使补液槽的高度低于周浸介质槽系统，介质流回补液槽内，此时控制器根据周浸介质槽内的温湿度计检测的湿度和热电偶反馈的温度，打开或关闭供气系统和热电偶，使周浸介质槽内的空气温度保持在27℃±1℃、相对湿度保持在45%±6%，使周浸介质槽内的试样暴露50min；步骤三、重复步骤二直至试样断裂，完成轴向加载腐蚀疲劳试验。本专利技术有益效果是：本专利技术可以保证腐蚀疲劳试验过程中腐蚀介质周期性浸泡（每周期10min浸泡和50min空气暴露）循环加载试样，且50min空气暴露时，槽内有空气流通问题，空气温度为27℃±1℃，相对湿度应在45%±6%。整个试验过程中，不会因介质槽的泄漏而暂停试验，保证周浸环境下的腐蚀疲劳试验顺利进行。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的周浸介质槽系统的结构示意图；图3为本专利技术的周浸介质槽系统的爆炸结构示意图；图4为本专利技术的供气系统的结构示意图；图中：1、固定螺栓，2、上盖板，3、下底板，4、密封圈，5、玻璃圆筒，6、试样，7、密封锥体，8、垫圈，9、螺纹盖，10、加热棒，11、热电偶，12、三通，13、温湿度计，14、提升杆，15、连接杆，16、铁架台，17、补液槽，18、载物台，19、导管，20、控制器，21、小型空气压缩机，22、气流量气压表，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统，其特征在于：由控制器、周浸介质槽系统、周浸供液系统和供气系统组成，周浸介质槽系统安装在疲劳试验机上，并分别与周浸供液系统、供气系统连接，控制器与供气系统连接控制供气系统向周浸介质槽系统供气或断气；所述的周浸介质槽系统由上盖板（2）、下底板（3）、玻璃圆筒（5）、密封锥体（7）、热电偶（11）、加热棒（10）、温湿度计（13）和三通（12）组成，玻璃圆筒（5）的两端分别密封连接有上盖板（2）和下底板（3），上盖板（2）、下底板（3）和玻璃圆筒（5）围成用于放置试样（6）的周浸介质槽，在上盖板（2）和下底板（3）的中心均设有与密封锥体（7）形状一致的通孔，在两个通孔内分别过盈设置一个密封锥体，在每个密封锥体（7）的中心设有使试样（6）的一端过盈穿过的开口，下底板（3）上开设有用于安装热电偶（11）和加热棒（10）的盲孔，热电偶（11）的输出端与控制器连接，加热棒（10）的输入端与控制器连接，三通（12）的一端与周浸介质槽连通，另外两端分别与周浸供液系统和供气系统连接，温湿度计（13）的探测头伸入周浸介质槽内，温湿度计（13）的输出端与控制器连接；所述的周浸供液系统由补液槽（17）、导管（19）、提升机构组成，与提升机构连接的补液槽（17）通过导管（19）与三通（12）的一端连通，控制器与提升机构连接，控制器（20）控制提升机构上下周期往复运动，使补液槽（17）的高度高于或低于周浸补液槽系统。...

【技术特征摘要】
1.一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统，其特征在于：由控制器、周浸介质槽系统、周浸供液系统和供气系统组成，周浸介质槽系统安装在疲劳试验机上，并分别与周浸供液系统、供气系统连接，控制器与供气系统连接控制供气系统向周浸介质槽系统供气或断气；所述的周浸介质槽系统由上盖板（2）、下底板（3）、玻璃圆筒（5）、密封锥体（7）、热电偶（11）、加热棒（10）、温湿度计（13）和三通（12）组成，玻璃圆筒（5）的两端分别密封连接有上盖板（2）和下底板（3），上盖板（2）、下底板（3）和玻璃圆筒（5）围成用于放置试样（6）的周浸介质槽，在上盖板（2）和下底板（3）的中心均设有与密封锥体（7）形状一致的通孔，在两个通孔内分别过盈设置一个密封锥体，在每个密封锥体（7）的中心设有使试样（6）的一端过盈穿过的开口，下底板（3）上开设有用于安装热电偶（11）和加热棒（10）的盲孔，热电偶（11）的输出端与控制器连接，加热棒（10）的输入端与控制器连接，三通（12）的一端与周浸介质槽连通，另外两端分别与周浸供液系统和供气系统连接，温湿度计（13）的探测头伸入周浸介质槽内，温湿度计（13）的输出端与控制器连接；所述的周浸供液系统由补液槽（17）、导管（19）、提升机构组成，与提升机构连接的补液槽（17）通过导管（19）与三通（12）的一端连通，控制器与提升机构连接，控制器（20）控制提升机构上下周期往复运动，使补液槽（17）的高度高于或低于周浸补液槽系统。2.如权利要求1所述的一种实现轴向加载腐蚀疲劳试验周浸环境的系统，其特征在于：所述的供气系统由小型空气压缩机（21）、控制开关（24）和供气管（23）组成，小型空气压缩机（21）通过供气管（23）与三通（12）的一端连接，在供气管（23）上设有由控制器控制闭合或断开的控制开关（24...

【专利技术属性】
技术研发人员：查小琴，郑国华，张文利，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41