用于评价材料的应力腐蚀开裂敏感性的试验用夹具制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于评价材料的应力腐蚀开裂敏感性的试验用夹具，其包括：支架，其包括基本上同轴的螺纹孔和台阶孔，以及位于螺纹孔和台阶孔之间的测试空间；滑动件，其可滑动地设置在螺纹孔中，并且，滑动件的一端联接至材料试样的第一端部；第一转动件，其至少部分设置有螺纹，以便与所述螺纹孔螺纹连接，第一转动件的一端抵靠所述滑动件另一端，并且，旋转所述第一转动件能够推动所述滑动件，以便在所述材料试样上施加压应力；第二转动件，其可旋转地设置在所述台阶孔中，第二转动件的一端联接至所述材料试样的与所述第一端部相反的第二端部，并且，旋转所述第二转动件能够在所述材料试样上施加扭转应力。本实用新型专利技术的夹具可以在材料试样上同时施加压应力和扭转应力，并能够细微地调节压应力和扭转应力的大小。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及实验装置领域，特别涉及一种用于测试材料的应力腐蚀开裂敏感性的试验用夹具。
技术介绍
应力腐蚀开裂简称为应力腐蚀，是指承受应力的材料在腐蚀性环境中由于裂纹的扩展而发生失效的腐蚀破裂。在由腐蚀引起的各种材料失效案件中，应力腐蚀最为严重。在开发探测酸性油气田的过程中，需要综合考虑复杂、苛刻的服役工况以及生产成本等诸多因素。在进行选材时，首先需要考虑的就是材料的应力腐蚀开裂敏感性。伴随着腐蚀性酸性气体和地层水的介入，裂纹尖端的阳极溶解加速，金属的表面及裂纹的两侧阴极区介质中的离子氢获得电子变成原子氢，而部分吸附态氢原子会向着金属内部的裂纹尖端扩散导致应力腐蚀裂纹的形核和扩展。因此，开展不同环境与不同应力条件下的应力腐蚀开裂试验，研究材料的应力腐蚀特征和规律，有助于优化材料的选择，这对于油气田的安全开发具有重要的工程意义。材料的应力腐蚀是环境和载荷对结构件联合作用的结果，包括材料与环境的化学作用、电化学作用、以及材料与载荷之间的物理作用，这三者之间也会发生相互作用。鉴于材料、介质、应力状态和试验目的的多样性，现有技术中已经发展了多种的试验方法。通常，金属抗EC(环境开裂)的试验是采取下述试验方法，方法A：标准拉伸试验方法；方法B：标准弯梁试验方法；方法C：标准C形环试验方法；方法D：标准双悬臂梁(DCB)试验以及慢应变速率法(SSRT)等。这些方法只能在实验过程中对试样施加单一类型的应力，不能模拟材料在实际工况下承受复杂载荷状态，因而试验的结果具有一定的局限性。因此设计一种可以实现对试样同时施加不同类型的应力、易于安装、拆卸，方便批量化试验、并且可以在腐蚀性气氛中进行应力腐蚀测试的夹具成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术提供了一种用于测试材料试样的应力腐蚀开裂敏感性的夹具，该夹具包括：支架，其包括基本上同轴的螺纹孔和台阶孔，以及位于螺纹孔和台阶孔之间的测试空间；滑动件，其可滑动地设置在螺纹孔中，并且，滑动件的一端联接至材料试样的第一端部；第一转动件，其至少部分设置有螺纹，以便与所述螺纹孔螺纹连接，第一转动件的一端抵靠所述滑动件另一端，并且，旋转所述第一转动件能够推动所述滑动件，以便在所述材料试样上施加压应力；第二转动件，其可旋转地设置在所述台阶孔中，第二转动件的一端联接至所述材料试样的与所述第一端部相反的第二端部，并且，旋转所述第二转动件能够在所述材料试样上施加扭转应力。可选地，所述滑动件包括突出部，该突出部可滑动地设置在螺纹孔的轴向凹槽中，以便阻碍所述滑动件围绕所述螺纹孔的轴线转动。可选地，所述第二转动件包括台阶面，该台阶面可转动地抵靠所述台阶孔的环形台阶面，以便阻碍所述第二转动件沿台阶孔的轴线方向滑动。可选地，所述夹具包括螺母，所述第二转动件的非与所述材料试样联接的一端包括螺纹部，该螺纹部以螺纹方式与所述螺母连接，以便能够通过旋转螺母使第二转动件转动。可选地，所述支架包括至少一个用于接收第一紧定螺钉的第一紧定螺钉孔，并且，旋紧第一紧定螺钉能够保持所述滑动件就位；所述支架包括至少一个用于接收第二紧定螺钉的第二紧定螺钉孔，并且，旋紧第二紧定螺钉能够保持所述第二转动件就位。可选地，所述滑动件包括第一凹槽，其抵靠并夹持所述材料试样的第一端部；所述第二转动件包括第二凹槽，其抵靠并夹持所述材料试样的第二端部。进一步可选地，所述第一凹槽和所述第二凹槽具有基本相同的矩形横截面，并且，所述第一凹槽和所述第二凹槽的矩形横截面的对称中心均位于所述螺纹孔的轴线上。可选地，在所述第一凹槽和所述材料试样的第一端部之间，以及在所述第二凹槽和所述材料试样的第二端部之间，分别设置有至少一个绝缘块。可选地，所述第一转动件、所述滑动件、所述第二转动件和所述支架可以由C276哈氏合金制成；所述螺母可以由C276哈氏合金制成；所述第一紧定螺钉和/或所述第二紧定螺钉可以由C276哈氏合金制成；所述绝缘块可以由聚四氟乙烯、聚四氟、或者陶瓷材料制成。可选地，所述夹具包括可以多个所述支架，以及对应数量的所述第一转动件、所述滑动件和所述第二转动件，其中，所述多个支架一体成型或连接在一起。进一步可选地，所述夹具包括两个镜面对称的支架。可选地，所述夹具的测试空间中具有腐蚀性环境，以测试所述材料试样的应力腐蚀开裂敏感性。进一步可选地，所述腐蚀性环境包括高温高H2S分压、高温高CO2分压、或高温高H2S与CO2混合分压的环境。基于上述技术方案，本技术的夹具适用于测试材料试样在同时受压应力和扭转应力的作用下，在腐蚀性气氛中的应力腐蚀开裂性能。本技术的夹具可以确保试样受力稳定，并可以细微地调节压应力和扭转应力的大小。同时，本技术的夹具操作简单，易于安装和拆卸，可以方便地用于对比试验或批量试样。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，这些附图仅仅涉及本技术的一些实施例，而非对本技术的限制。图1是根据本技术的一个实施例的夹具的正视剖视图；图2是图1中的夹具的侧视局部剖视图；图3是根据本技术的压力滑块的透视图；图4是根据本技术的扭力螺钉的透视图；图5是根据本技术的另一实施例的具有两个对称测试位的夹具的正视剖视图。图6A-B是根据本技术的实施例的具有三个和六个测试位的夹具的示意性俯视图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。参考附图，其中相同的附图标记在各附图中指示相同的部件，例如，附图标记J指示夹具。夹具J用于夹持材料试样4，为材料试样4同时施加压应力和扭转应力，并且放置在高温腐蚀性气氛之中，以进行应力腐蚀开裂敏感性能的测试。参考图1，夹具J包括压力螺栓1、压力滑块2、扭力螺钉6、支架8。其中，支架8被构造以接收压力螺栓1、压力滑块2以及扭力螺钉6。螺母7与扭力螺钉6通过螺纹配合。材料试样4被构造为被夹持在压力滑块2和扭力螺钉6之间。另外，在材料试样4和压力滑块2之间、以及材料试样4和扭力螺钉之间设置有绝缘块5。支架8上接收有多个用于紧定压力滑块2和扭力螺钉6的紧定螺钉31、32。支架8被构造成为夹具J的其他元件提供结构支撑，并且，具有良好的机械强度和耐腐蚀性能。可选地，支架8由具有较高的强度、刚度和耐腐蚀性的金属材料制成，例如哈氏合金C276。图1和图2显示了支架8的结构。支架8可以具有大体上的长方体形状。为方便描述起见，支架8的如图1所示的左侧纵向面可以称之为纵向基准面A。应理解，上述限定以及下文中引用其对具体位置进行的描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试材料试样(4)的应力腐蚀开裂敏感性的夹具(J)，其特征在于，所述夹具(J)包括：支架(8)，其包括基本上同轴的螺纹孔(84)和台阶孔(85)，以及位于螺纹孔(84)和台阶孔(85)之间的测试空间(E)；滑动件(2)，其可滑动地设置在螺纹孔(84)中，并且，滑动件(2)的一端联接至材料试样(4)的第一端部(41)；第一转动件(1)，其至少部分设置有螺纹，以便与所述螺纹孔(84)螺纹连接，第一转动件(1)的一端抵靠所述滑动件(2)另一端，并且，旋转所述第一转动件(1)能够推动所述滑动件(2)，以便在所述材料试样(4)上施加压应力；第二转动件(6)，其可旋转地设置在所述台阶孔(85)中，第二转动件(6)的一端联接至所述材料试样(4)的与所述第一端部(41)相反的第二端部(42)，并且，旋转所述第二转动件(6)能够在所述材料试样(4)上施加扭转应力。

【技术特征摘要】
1.一种用于测试材料试样(4)的应力腐蚀开裂敏感性的夹具(J)，其特征在于，所述夹具(J)包括：支架(8)，其包括基本上同轴的螺纹孔(84)和台阶孔(85)，以及位于螺纹孔(84)和台阶孔(85)之间的测试空间(E)；滑动件(2)，其可滑动地设置在螺纹孔(84)中，并且，滑动件(2)的一端联接至材料试样(4)的第一端部(41)；第一转动件(1)，其至少部分设置有螺纹，以便与所述螺纹孔(84)螺纹连接，第一转动件(1)的一端抵靠所述滑动件(2)另一端，并且，旋转所述第一转动件(1)能够推动所述滑动件(2)，以便在所述材料试样(4)上施加压应力；第二转动件(6)，其可旋转地设置在所述台阶孔(85)中，第二转动件(6)的一端联接至所述材料试样(4)的与所述第一端部(41)相反的第二端部(42)，并且，旋转所述第二转动件(6)能够在所述材料试样(4)上施加扭转应力。2.根据权利要求1所述的夹具(J)，其特征在于，所述滑动件(2)包括突出部，该突出部可滑动地设置在螺纹孔(84)的轴向凹槽中，以便阻碍所述滑动件(2)围绕所述螺纹孔(84)的轴线转动。3.根据权利要求1或2所述的夹具(J)，其特征在于，所述第二转动件(6)包括台阶面(63)，该台阶面(63)可转动地抵靠所述台阶孔(85)的环形台阶面(851)，以便阻碍所述第二转动件(6)沿台阶孔(85)的轴线方向滑动。4.根据权利要求1所述的夹具(J)，其特征在于，所述夹具(J)包括螺母(7)，所述第二转动件(6)的非与所述材料试样(4)联接的一端包括螺纹部(64)，该螺纹部(64)以螺纹方式与所述螺母(7)连接，以便能够通过旋转螺母(7)使第二转动件(6)转动。5.根据权利要求1所述的夹具(J)，其特征在于，所述支架(8)包括至少一个用于接收第一紧定螺钉(31)的第一紧定螺钉孔(861)，并且，旋紧第一紧定螺钉(31)能够保持所述滑动件(2)就位；以及，所述支架(8)包括至少一个用于接收第二紧定螺钉(32)的第二紧定螺钉孔(862)，并且，旋紧第二紧定螺钉(32)能够保持所述第二转动件(6)就...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大朋，岳小琪，王亚文，李慧心，王修云，张雷，路民旭，王竹，朱诗俊，
申请(专利权)人：安科工程技术研究院北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11