一种对具有内外流动高温水的管子试样的加载系统技术方案

一种对具有内外流动高温水的管子试样的加载系统。该系统包括高压釜、高压釜内试样夹持系统、高压釜外加载系统。该装置可以对管子试样内外具有不同温度、不同压力和水化学的试验管进行加载，适用于试验管内外具有复杂流动和试验管复杂载荷耦合作用下管子试样的腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳和流动促进腐蚀等方面的测试。特别地，可以模拟核反应压水堆中蒸汽发生器热交换管的工况，对热交换管进行相关测试、研究和评价。

【技术实现步骤摘要】
一种对具有内外流动高温水的管子试样的加载系统
本专利技术属于模拟高温高压水汽环境的试验装置领域，涉及一种可以对管壁内外具有不同温度、不同压力和水化学的试验管进行加载，适用于试验管内外具有复杂流动和复杂载荷耦合作用下管子试样的腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳和流动促进腐蚀等方面的测试。特别地，可以模拟核反应压水堆中蒸汽发生器热交换管的工况，对热交换管进行相关测试和研究。
技术介绍
随着我国核电和火电工业的迅速发展，它们的安全性已成为国家和民众广泛关注的重要问题。高温高压水汽环境下的腐蚀、应力腐蚀，以及这一特殊环境下的疲劳、蠕变、磨损等成为影响核电、热电运行安全性和经济性的主要问题之一。但它们在机理研究方面的局限性是20年来之所以尚未解决应力腐蚀、高温腐蚀破裂和其他失效方式的主要原因。因此，需要一种实验装置来研究材料在高温高压水环境下的腐蚀和应力腐蚀开裂问题。目前国际上比较通用的手段是在高温高压釜内进行慢拉伸，主要是通过控制加载模式，在高压釜内测试标准试样（紧凑拉伸试样、圆棒状试样等）在高温高压水环境中的力学性能，积累基本数据，并以此进行材料的寿命预测。但电站（核电站和火电站）中服役的关键材料大多数以管子的形式存在，由于形状效应，通用的准对标准试样（紧凑拉伸、圆棒等）的高压釜慢拉伸设备无法对管子试样作出较为准确的测试和评价，特别地，迄今为止全世界还没有建立一套对蒸汽发生器热交换管的应力腐蚀的高温高压水汽环境试验平台，从而限制了相应构件进行比较准确的寿命预测。因此，以电力工业安全为背景，建立准对管子试样特别是热交换管的高温高压水汽环境加载装置，进行相关材料在高温高压水汽环境的服役行为和弱化机理研究，可以大幅提高我国在相关领域的研究水平，并为国家电力工业的安全、经济运行提供技术支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在高温高压水汽环境中建立一种具有内外侧流动的管子试样加载系统。一种对具有内外流动高温水的管子试样的加载系统，该加载系统包括高压釜、高压釜内试样夹持系统、高压釜外加载系统等，其中，所述高压釜用来形成试验管外部的高温高压水汽环境；所述高压釜内试样夹持系统在试样夹头处设置水道，高温高压水通过伸缩管进入夹头水道以及进入试验管内侧，形成试验管内侧的流动，然后通过夹头水道将高温高压水引出试验管，最后流出所述高压釜；试验管内侧和外侧可以分别形成不同温度、压力和水化学的高温高压水环境；试样夹头对管子试样进行夹持或通过焊接或其他方式连接，高压釜外加载系统对试验管试样进行静、动态等模式的加载。其中，所述加载系统对试验管进行相应模式的加载，完成对处于相应流动环境中的管道试验件进行静、动态及复合加载，用来研究管道试验件老化、腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀蠕变以及其耦合行为和机理。其中，所述相应加载模式是指恒载、慢拉伸和低频疲劳加载模式，相应流动环境是指亚临界和超临界水汽环境。其中，所述夹持系统设置伸缩管，该伸缩管置于高压釜的内部或外部，引入和引出试验管内侧的流体，用来协调由于拉伸而导致的试验管的伸长。附图说明图1为具有内外流动高温水的管子试样的加载系统的示意图。具体实施方式本系统由高压釜、高压釜内试样夹持系统、高压釜外加载系统等组成。如图1所示，管子试样与试样夹持系统通过焊接等方式连接，在试样夹持系统设置水道，外加高温高压水通过水管1和4进入高压釜内，流经螺旋水管、试样夹持系统的水道进入试验管内侧，形成试验管内侧的流动，然后通过夹持系统的水道2和3，流出高压釜。其中水管1、2、3、4、5、6和高压釜之间都为固定密封，有利于高温高压水环境下的密封。另一方面，管子试样的上夹持系统悬挂于高压釜内支架上，下夹持系统将力通过拉伸轴引出高压釜，连接至高压釜外加载系统。高压釜外加载系统可以完成对管子试样完成恒载、慢拉伸和低频疲劳等模式的加载。这样，在本设计中高压釜系统用来形成高温高压水汽环境，注入试验管内和试验管外（高压釜内）的高温高压水可以具有不同温度、压力和水化学环境。因此本装置可研究亚临界水环境条件下具有内外温度梯度、不同压力和不同水汽环境下管道的应力腐蚀、腐蚀疲劳和蠕变等行为，也可研究单独管内通水或管外通水的工况。以上所述仅是本专利技术优选实施方式。应当指出，对于本
的普通技术员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对具有内外流动高温水的管子试样的加载系统，其特征在于，该加载系统包括高压釜、高压釜内试样夹持系统、高压釜外加载系统等，其中，所述高压釜用来形成试验管外部的高温高压水汽环境；所述高压釜内试样夹持系统在试样夹头处设置水道，高温高压水通过伸缩管进入夹头水道以及进入试验管内侧，形成试验管内侧的流动，然后通过夹头水道将高温高压水引出试验管，最后流出所述高压釜；试验管内侧和外侧可以分别形成不同温度、压力和水化学的高温高压水环境；试样夹头对管子试样进行夹持或通过焊接或其他方式连接，高压釜外加载系统对试验管试样进行静、动态等模式的加载。

【技术特征摘要】
1.一种对具有内外流动高温水的管子试样的加载系统，其特征在于，该加载系统包括高压釜、高压釜内试样夹持系统、高压釜外加载系统，其中，所述高压釜用来形成管子试样外部的高温高压水汽环境；所述高压釜内试样夹持系统在管子试样夹头处设置水道，高温高压水通过伸缩管进入夹头水道以及进入试验管内侧，形成试验管内侧的流动，然后通过夹头水道将高温高压水引出管子试样，最后流出所述高压釜；管子试样内侧和外侧可以分别形成不同温度、压力和水化学的高温高压水环境；试样夹头对管子试样进行夹持或通过焊接方式连接，高压釜外加载系统对管子试样进行静、动态模式或复合模式的加载。2.如权利要求1所述的一种对具有内外流动高温水的管子试样的加...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆永浩，孙冬柏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11