评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台和试验方法技术

本发明专利技术涉及评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台和试验方法，该试验台包括N个试验组件，每个试验组件包括溶液池、杠杆、配重、支座、顶夹持件和底夹持件；杠杆的中部通过枢轴结构悬挂在支座上，杠杆的一端用于悬挂配重，另一端用于悬挂顶夹持件上端，顶夹持件下端夹持模拟发射台基材的被测试件上端，溶液池底部开有过孔，模拟发射台基材的被测试件的下端穿过溶液池底部孔，在溶液池底部外侧与底夹持件上端相连接，溶液池底部孔与模拟发射台基材的被测试件之间的间隙密封，防止溶液池漏液。

Constant Load Test Bench and Test Method for Evaluating the Corrosion Sensitivity of Base Material of Launch Platform

【技术实现步骤摘要】
评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台和试验方法
本专利技术涉及评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台和方法，属于发射装置

技术介绍
8S3-3B发射台是捆绑型固定式发射台，是火箭测发流程得以实现的基础性综合设备，用于配合完成运载火箭的装配、测试及发射。如图1所示，发射台由机械系统、电气系统、液压系统等组成，是一台大型的机、电、液一体化产品。发射台使用地点为西昌卫星发射中心，长期室外存放。西昌地区多雨，且每次发射后都使用喷水方式对发射台降温。火箭发射过程中，发动机喷管喷出的燃气流直接喷射到发射台承载结构表面，燃气流中的气体成分将直接影响到发射台承载结构的应力腐蚀情况。例如：火箭发动机喷口燃气流成分为气态CO2、CO、H2、H、OH和H2O。发射燃气尾气含大量氢。氢分子和氢原子在发射过程的存在可能对发射台结构氢脆腐蚀风险，特别是连接法兰处的高强度螺栓。因此，发射台主体结构、焊缝、高强度螺栓都直接或间接暴露在腐蚀环境中，存在被腐蚀的风险。因此，结合发射台实际使用工况，需要设计专门的恒载荷试验，对发射台基材的应力腐蚀敏感性进行判断，确保选用的材料无应力腐蚀风险。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供用于评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台和基于该实验台的恒载荷试验方法，实现对发射台基材腐蚀敏感性试验，检查现有防护体系有效性。本专利技术的技术解决方案是：评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台，该试验台包括N个试验组件，每个试验组件包括溶液池、杠杆、配重、支座、顶夹持件和底夹持件；杠杆的中部通过枢轴结构悬挂在支座上，杠杆的一端用于悬挂配重，另一端用于悬挂顶夹持件上端，顶夹持件下端夹持模拟发射台基材的被测试件上端，溶液池底部开有过孔，模拟发射台基材的被测试件的另一端穿过溶液池底部孔，在溶液池底部外侧与底夹持件上端相连接，溶液池底部孔与模拟发射台基材的被测试件之间的间隙密封，防止溶液池漏液。所述模拟发射台基材的被测试件为拉伸试件或者螺栓试件。所述拉伸试件为采用被测发射台基材经过相同的热处理工艺制成的板材。所述螺栓试件包括上拉力螺母、下拉力螺母和螺杆，螺杆是发射台实际使用螺栓的缩比试件，螺杆通过螺纹与上拉力螺母、下拉力螺母连接。所述底夹持件底部与支座通过螺纹连接，通过调节螺纹配合深度，调整试件高度。本专利技术的另一个技术解决方案是：评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验方法，该方法包括：(1)、材料应力腐蚀敏感性试验的步骤：(1.1)、通过有限元仿真的方法，计算得到考虑到起飞推力、发射台重量和加注重量情况下，发射台测试部位的最大应力；(1.2)、在拉伸试件中间预置裂纹，并根据预置裂纹的长度和发射台测试部位的最大应力，计算拉伸试件的预置裂纹尖端断裂应力，所述拉伸试件的材料与发射台测试部位的基材一致；(1.4)、根据拉伸试件的预置裂纹长度、试件本身宽度和厚度、通过有限元仿真得到的该种材料最大应力值，计算得到应该施加在试件裂纹尖端的断裂应力，再根据断裂应力计算拉伸试验所需应力；(1.5)、根据拉伸试验所需应力，采用杠杆原理，计算得到试验实际配重；(1.6)、重复步骤(1.2)～(1.5)，得到n个相同材料不同预置裂纹的拉伸试件对应的实际配重，n≤N；(1.7)、将n个中部预置裂纹的拉伸试件浸泡在模拟发射台表面的凝露或者积水的溶液中，施加相应的配重；(1.8)、若在预设的时间段之内，超过一定数量的拉伸试件未断裂，则认为该发射台测试部位不存在材料应力腐蚀风险，否则，认为该发射台测试部位不存在材料应力腐蚀风险。所述拉伸试件采用发射台被测部位相同的热处理工艺制成。所述评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验方法还包括螺纹腐蚀试验的步骤：(2-1)、按照发射台实际使用螺栓最大预紧力设计值作为实际使用螺栓根据的应力值，计算缩比螺栓螺纹根部的应力值；(2-2)、根据缩比螺栓螺纹根部的应力值，采用杠杆原理，计算得到试验实际配重；(2-3)、将m个不同防腐状态的缩比螺栓试件浸泡在模拟发射台表面的凝露或者雨水的溶液中，通过杠杆施加拉载荷，模拟螺栓预紧力，N≥m。(2-4)、若在预设的时间段后，超过一定数量的螺纹试件未断裂，则认为该发射台不存在材料螺纹腐蚀风险，否则，认为该发射台不存在材料螺纹腐蚀风险。所述螺栓试件包括上拉力螺母、下拉力螺母和螺杆，螺杆是发射台实际使用螺栓的缩比试件，螺杆通过螺纹与上拉力螺母、下拉力螺母连接。所述防腐状态包括：表面无防护、达克罗防护、热渗锌防护、热浸镀锌防护四种状态。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)、本专利技术设计多工位恒载荷腐蚀试验台，为试件提供了模拟发射台表面的凝露或者雨水的溶液，且可按多件一组的方式进行同工况比较试验；，(2)、本专利技术设计单轴加载拉伸试件、缩比螺纹两种专用试件，评估发射台本体的锈蚀风险与高强度螺栓发生应力腐蚀的敏感性，并检查现有防护体系有效性。(3)、本专利技术通过一种用于评定发射台承载安全性的恒载荷试验方法，解决了发射台在多雨室外环境下，对发射台评定基材腐蚀敏感性的难题，为发射台的安全可靠运行提供技术支持，同时在过程中设计专用试验设备，为腐蚀试验设备的研制提供参考。附图说明图1为8S3-3B发射台概况图；图2为本专利技术实施例多工位恒载荷试验台等轴侧视图；图3(a)为本专利技术实施例多工位恒载荷试验台正视图；图3(b)为图3(a)中A-A方向剖面图，即试验台侧视图；图3(c)为本专利技术实施例工位恒载荷试验台俯视图；图中，1—溶液池2—试件及夹持组件3—配重4—杠杆5—支座图4为本专利技术实施例试验件在试验台上安装图；图5(a)为本专利技术实施例溶液池俯视图；图5(b)为本专利技术实施例溶液池剖视图；图6(a)为本专利技术实施例拉伸试件与夹持件组件的正视图；图6(b)为本专利技术实施例拉伸试件与夹持件组件的侧视图；图7为本专利技术实施例杠杆示意图；图8(a)为本专利技术实施例支座主视图；图8(b)为本专利技术实施例支座俯视图；图8(c)为本专利技术实施例支座侧视图图9(a)为本专利技术实施例缩比螺纹恒载荷试件；图9(b)为本专利技术实施例缩比螺纹恒载荷试件A-A向剖视图；图10为本专利技术实施例拉伸试件预制裂纹图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。1、多工位恒载荷试验台本专利技术实施例设计了可以N个工位同时进行恒载荷应力腐蚀试验的专用试验台。试验台结构形式见图2、图3。如图2所示，该试验台包括N个试验组件，N个试验组件排列在一起。如图5(a)～图5(b)、图6(a)、图6(b)、图7、图8(a)～图8(c)所示，每个试验组件包括溶液池、杠杆、配重、支座、顶夹持件和底夹持件；杠杆的中部通过枢轴结构悬挂在支座上，杠杆的一端用于悬挂配重，另一端用于悬挂顶夹持件上端，顶夹持件下端夹持模拟发射台基材的被测试件一端，分别夹持在顶夹持件下端和底夹持件上端，溶液池底部开有过孔，模拟发射台基材的被测试件的另一端穿过溶液池底部孔，在溶液池底部外侧与底夹持件上端相连接，溶液池底部孔与模拟发射台基材的被测试件之间的间隙通过硅胶密封，防止溶液池漏液。所述底夹持件底部与支座通过螺纹连接，通过调节螺纹配合深度，调整试件高度。该试验台的使用方法为：将试件与顶夹持件和底夹持件固定后，制作成试件及夹持组件，将该组件与支座5固定后，在杠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台，其特征在于包括N个试验组件，每个试验组件包括溶液池、杠杆、配重、支座、顶夹持件和底夹持件；杠杆的中部通过枢轴结构悬挂在支座上，杠杆的一端用于悬挂配重，另一端用于悬挂顶夹持件上端，顶夹持件下端夹持模拟发射台基材的被测试件上端，溶液池底部开有过孔，模拟发射台基材的被测试件的另一端穿过溶液池底部孔，在溶液池底部外侧与底夹持件上端相连接，溶液池底部孔与模拟发射台基材的被测试件之间的间隙密封，防止溶液池漏液。

【技术特征摘要】
1.评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台，其特征在于包括N个试验组件，每个试验组件包括溶液池、杠杆、配重、支座、顶夹持件和底夹持件；杠杆的中部通过枢轴结构悬挂在支座上，杠杆的一端用于悬挂配重，另一端用于悬挂顶夹持件上端，顶夹持件下端夹持模拟发射台基材的被测试件上端，溶液池底部开有过孔，模拟发射台基材的被测试件的另一端穿过溶液池底部孔，在溶液池底部外侧与底夹持件上端相连接，溶液池底部孔与模拟发射台基材的被测试件之间的间隙密封，防止溶液池漏液。2.根据权利要求1所述的评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台，其特征在于所述模拟发射台基材的被测试件为拉伸试件或者螺栓试件。3.根据权利要求1所述的评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台，其特征在于所述拉伸试件为采用被测发射台基材经过相同的热处理工艺制成的板材。4.根据权利要求1所述的评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台，其特征在于所述螺栓试件包括上拉力螺母、下拉力螺母和螺杆，螺杆是发射台实际使用螺栓的缩比试件，螺杆通过螺纹与上拉力螺母、下拉力螺母连接。5.根据权利要求1所述的评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验台，其特征在于所述底夹持件底部与支座通过螺纹连接，通过调节螺纹配合深度，调整试件高度。6.基于权利要求1所述装置的评定发射台基材腐蚀敏感性的恒载荷试验方法，其特征在于包括：(1)、材料应力腐蚀敏感性试验的步骤：(1.1)、通过有限元仿真的方法，计算得到考虑到起飞推力、发射台重量和加注重量情况下，发射台测试部位的最大应力；(1.2)、在拉伸试件中间预置裂纹，并根据预置裂纹的长度和发射台测试部位的最大应力，计算拉伸试件的预置裂纹尖端断裂应力，所述拉伸试件的材料与发射台测试部位的基材一致；(1.4)、根据拉伸试件的预置裂纹长度、试件本身宽度和厚度、通过有限元仿真得到的该种材料最大应力值，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯超，居龙，张国栋，赵劲彪，孙贺，王洪丽，刘卓然，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11