本发明专利技术公开了一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验方法及装置，该方法通过将蠕变试样安装在特制的夹具中，使之完全浸泡在熔盐环境中，并通过夹具的密封避免了熔盐挥发对设备的损害；该装置包括上夹具和下夹具，上下夹具均包含夹头、凸台、夹持段以及圆筒，夹持段内部设有内螺纹，夹头外侧设有外螺纹，装置设计合理，加工容易，可重复使用。本发明专利技术实现了在熔盐腐蚀环境中进行高温蠕变试验，避免了熔盐的挥发对设备的损害，可用于评估高温熔盐腐蚀和蠕变协同作用对材料性能的影响，更加真实有效地反映材料在高温熔盐中腐蚀与蠕变协同作用下材料性能的演化规律，为高温熔盐环境下长期服役设备和管道的安全可靠运行提供理论依据。
【技术实现步骤摘要】
一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验方法及装置
本专利技术属于熔盐环境下蠕变试验领域，具体涉及一种实现高温熔盐环境中腐蚀与蠕变协同作用的试验装置。
技术介绍
在太阳能光热发电技术中，需要大量用到传热蓄热介质（即热流体），而传热蓄热介质的性能是否优良在一定程度上决定了发电效率。与其他传热蓄热介质相比，熔盐具有较高的热传导率、热稳定性好、蒸汽压低、粘度低、溶解能力强，同时熔盐还具有低廉的价格和低污染性等优点，故在太阳能光热发电系统中熔盐被广泛使用。由于在太阳能光热发电过程中，相关设备和管道等需要在高温熔盐环境中长期服役，设备和管道等材料在受到力的作用下会发生蠕变，而熔盐在高温下的存在形式为液态熔融体，对金属材料有一定的腐蚀性。目前，在该领域中，大部分现有的研究方法只考虑高温下熔盐腐蚀或者蠕变单一因素对材料性能的影响，无法真实反映实际工况中材料在高温熔盐中腐蚀与蠕变的协同作用对材料性能演化过程的影响，而这对设备和管道等的长期安全可靠地运行具有重要的理论意义和工程应用价值。还有一部分的研究方法是将熔融盐均匀涂抹在试样表面，待熔融盐凝固之后再进行蠕变试验，这种研究方法不能真实反映实际工况中材料所处的完全浸没在熔盐中的腐蚀环境，并且熔盐挥发也会对设备产生一定的损害。
技术实现思路
本专利技术提供了一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验夹具，能同时实现高温熔盐环境下蠕变-腐蚀的协同作用，综合评估高温蠕变和高温熔盐腐蚀的协同作用对材料性能的影响，研究高温蠕变行为对高温熔盐腐蚀的影响和熔盐腐蚀对蠕变性能的影响。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置，包括上夹具和下夹具，所述的上夹具包括上夹头、上凸台、上夹持段以及上夹具圆筒，所述的下夹具包括下夹头、下凸台、下夹持段以及下夹具圆筒。上述上夹头加工有与蠕变试验机上拉杆相匹配的上夹头外螺纹，上述下夹头加工有与蠕变试验机下拉杆相匹配的下夹头外螺纹。上述上夹具和下夹具上分别加工有上凸台和下凸台，凸台分别与蠕变试验机引伸计夹持装置通过卡槽固定相连。上述上夹持段与棒状试样的固定端呈棒状设置，且沿轴线设置有与棒状试样匹配的上夹持段内螺纹；上述下夹持段与棒状试样另一固定端呈棒状设置，且沿轴线设置有与棒状试样匹配的下夹持段内螺纹。上述下夹具圆筒上端面的高度低于棒状试样与上夹持段安装后的上螺纹段，但高于棒状试样的平行标距段，以保证棒状试样的平行标距段在下夹具圆筒内，且安装后下夹具圆筒上端面不会与上夹持段接触到；上述上夹具圆筒的直径比下夹具圆筒直径大2mm，且夹具与棒状试样安装后，上夹具圆筒与下夹具圆筒重叠部分的长度不低于棒状试样标距长度的0.3倍，以保证棒状试样试验断裂后两圆筒仍有重叠部分。上述上夹具与下夹具都是一体成型。上述试验夹具用与试样相同的材料制成，或者用耐高温和耐腐蚀性能优于试样的材料制成。本专利技术还公开了一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置来进行腐蚀与蠕变协同作用试验的方法，包括以下步骤：步骤1）在棒状试样两端的螺纹段喷涂一层氮化硼离型喷剂，待氮化硼速干之后，将棒状试样任意一端旋进下夹具的下夹持段；将按一定比例配制好的固态混合盐放入坩埚中，并将混合盐和安装了棒状试样的下夹具同时放入高温炉中，高温炉的温度升高到混合盐的熔点温度以上成为熔盐，保温一小时；步骤2）保温完毕之后，将安装了棒状试样的下夹具取出向上垂直放置并用台钳固定，再将盛有熔盐的坩埚取出，把熔盐慢慢倒入下夹具圆筒中；步骤3）待下夹具冷却到室温时，从下夹具圆筒上端面开始，用直径为1mm的耐高温石棉绳往下缠绕，直至下夹具圆筒被耐高温石棉绳缠绕部分的长度大于上夹具圆筒与下夹具圆筒重叠部分的长度为止。步骤4）将上夹具的上夹持段与棒状试样另一端通过螺纹连接固定，完成棒状试样与夹具的安装。上述熔盐往下夹具圆筒倒入时，待熔盐液面升至下夹具圆筒上端面以下2-3mm位置时停止，防止试验过程中熔盐溢出。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术提供了一种可靠的实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验方法及装置，该方法及装置克服了对材料的高温熔盐腐蚀或高温蠕变单一因素研究的不全面性，通过将熔盐放在圆筒内与棒状试样标距段充分接触实现高温熔盐的腐蚀环境，可用于研究高温蠕变和高温熔盐腐蚀的协同作用对材料性能的影响，还可以研究熔盐腐蚀对蠕变性能造成的影响和蠕变行为对高温熔盐腐蚀造成的影响，从而准确模拟并揭示材料在服役阶段的高温力学-化学性能的演化规律，对设备和管道等的长期安全可靠地运行具有重要的理论意义和工程应用价值。（2）本专利技术将氮化硼离型喷剂喷涂在棒状试样螺纹段，防止试验过程中由于高温使得棒状试样与夹具黏结不易取下来，从而使得夹具可以重复利用。（3）本专利技术可根据不同棒状蠕变试样的尺寸和材料，只需要更改上、下夹具的夹持段内螺纹的尺寸并更换夹具的制造材料，即可用于不同尺寸的棒状试样，具有很强的通用性。（4）本专利技术的试验装置结构简单，加工精度要求低，除了上下夹具需保证一定的同轴度外，没有表面粗糙度的要求，因此加工成本较低。（5）本专利技术的试验方法中将安装了棒状试样的下夹具和熔盐一起放入高温炉中加热，然后再一起拿出来将熔盐倒入下夹具圆筒中，可以防止热冲击对棒状试样的影响。附图说明图1为本专利技术进行夹持时的结构示意图。图2为图1中上夹具的局部剖面图。图3为图1中下夹具的局部剖面图。图4为被测棒状试样结构示意图。图中：1、上夹头外螺纹，2、上夹头，3、上凸台，4、上夹持段，5、上夹持段内螺纹，6、上夹具圆筒，7、耐高温石棉绳，8、棒状试样，9、下夹具圆筒，10、下夹持段，11、下夹持段内螺纹，12、下凸台，13、下夹头外螺纹，14、下夹头。图5为蠕变曲线图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步详细描述。一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置，包括上夹具和下夹具，所述的上夹具包括上夹头2、上凸台3、上夹持段4以及上夹具圆筒6，所述的下夹具包括下夹头14、下凸台12、下夹持段10以及下夹具圆筒9。所述的上夹头2加工有与蠕变试验机上拉杆相匹配的上夹头外螺纹1，所述的下夹头14加工有与蠕变试验机下拉杆相匹配的下夹头外螺纹13。所述的上夹具和下夹具上分别加工有上凸台3和下凸台12，凸台分别与蠕变试验机引伸计夹持装置通过卡槽固定相连。所述的上夹持段4与棒状试样8的固定端呈棒状设置，且沿轴线设置有与棒状试样8匹配的上夹持段内螺纹5；所述的下夹持段10与棒状试样8另一固定端呈棒状设置，且沿轴线设置有与棒状试样8匹配的下夹持段内螺纹11。所述的下夹具圆筒9上端面的高度低于棒状试样8与上夹持段4安装后的上螺纹段，但高于棒状试样8的平行标距段，以保证棒状试样8的平行标距段在下夹具圆筒9内，且安装后下夹具圆筒9上端面不会与上夹持段4接触到；所述的上夹具圆筒6的直径比下夹具圆筒9直径大2mm，且夹具与棒状试样8安装后，上夹具圆筒6与下夹具圆筒9重叠部分的长度不低于棒状试样标距的0.3倍，以保证棒状试样8试验断裂后两圆筒仍有重叠部分。所述的上夹具与下夹具都是一体成型。所述的试验夹具用与试样相同的材料制成，或者用耐高温和耐腐蚀性能优于试样的材料制成。利用该装置进行高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验方法，包括以下步骤：步骤1）在棒状试样8两端的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置，其特征在于：包括上夹具和下夹具，所述的上夹具包括上夹头（2）、上凸台（3）、上夹持段（4）以及上夹具圆筒（6），所述的下夹具包括下夹头（14）、下凸台（12）、下夹持段（10）以及下夹具圆筒（9）。
【技术特征摘要】
1.一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置，其特征在于：包括上夹具和下夹具，所述的上夹具包括上夹头（2）、上凸台（3）、上夹持段（4）以及上夹具圆筒（6），所述的下夹具包括下夹头（14）、下凸台（12）、下夹持段（10）以及下夹具圆筒（9）。2.根据权利要求1所述的一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置，其特征在于：所述的上夹头（2）加工有与蠕变试验机上拉杆相匹配的上夹头外螺纹（1），所述的下夹头（14）加工有与蠕变试验机下拉杆相匹配的下夹头外螺纹（13）。3.根据权利要求1所述的一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置，其特征在于：所述的上夹具和下夹具上分别加工有上凸台（3）和下凸台（12），凸台分别与蠕变试验机引伸计夹持装置通过卡槽固定相连。4.根据权利要求1所述的一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置，其特征在于：所述的上夹持段（4）与棒状试样（8）的固定端呈棒状设置，且沿轴线设置有与棒状试样（8）匹配的上夹持段内螺纹（5）；所述的下夹持段（10）与棒状试样（8）另一固定端呈棒状设置，且沿轴线设置有与棒状试样（8）匹配的下夹持段内螺纹（11）。5.根据权利要求1所述的一种实现高温熔盐腐蚀与蠕变协同作用的试验装置，其特征在于：所述的下夹具圆筒（9）上端面的高度低于棒状试样（8）与上夹持段（4）安装后的上螺纹段，但高于棒状试样（8）的平行标距段，以保证棒状试样（8）的平行标距段在下夹具圆筒（9）内，且安装后下夹具圆筒（9）上端面不会与上夹持段（4）接触到；所述的上夹具圆筒（6）的直径比下夹具圆筒（9）直径大2mm，且夹具与棒状试样（8）安装后，上夹具圆筒（6）与下夹具圆筒（9）重叠部分的长度...
【专利技术属性】
技术研发人员：李恒，唐建群，杨新宇，巩建鸣，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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