一种高温高压水微动疲劳正压力施加装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及疲劳试验领域，具体是一种高温高压水微动疲劳正压力施加装置及其使用方法。片状疲劳试样竖向设置于高压釜体内的疲劳夹具之间，两个支撑底座上的定位凹槽分别正对片状疲劳试样两侧的窄面，每个定位凹槽内分别安装支撑板，支撑板为中间水平面及所述水平面两侧平行相对的竖直定位凸缘组合成一体的工字型结构；磨损压头安装于支撑板中间水平面的外端，每个磨损压头的外表面正对片状疲劳试样的一个窄面；支撑板两侧的定位凸缘上对称设置杆状弹簧挂钩，通过拉伸弹簧连接两个支撑板同一侧面的弹簧挂钩。本发明专利技术用于在高温高压水环境中精确施加摩擦副与疲劳试样之间的正压力，评价结构材料在高温高压水环境中的微动疲劳性能。

A High Temperature and High Pressure Water Fretting Fatigue Positive Pressure Applying Device and Its Application Method

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压水微动疲劳正压力施加装置及其使用方法
本专利技术涉及疲劳试验领域，具体是一种高温高压水微动疲劳正压力施加装置及其使用方法，用于在高温高压水环境中精确施加摩擦副与疲劳试样(如：片状疲劳试样、棒状疲劳试样)之间的正压力，评价结构材料在高温高压水环境中的微动疲劳性能。
技术介绍
结构材料在高温高压水溶液(200～360℃，4～20MPa)环境下的微动磨损疲劳失效是核电工业领域面临的重要问题之一。核电站中有相当一部分结构损伤事故与微动损伤有着直接关系，如蒸汽发生器中的传热管既是关键部件也是薄弱部件。蒸汽发生器传热管作为隔离一、二回路的边界部件，其运行可靠性要求很高。然而，传热管的薄壁结构刚度较低，且传热管与支承板、抗振条间存在微小的间隙，设备运行时在流致振动激励下传热管与支承板、抗振条间有微幅的相互碰撞和滑动，增加微动损伤而失效的可能性。同时，由于停堆/启堆、热分层、流致振动等，导致传热管遭受腐蚀疲劳损伤。因此，微动磨损疲劳损伤是蒸汽发生器传热管主要的潜在失效形式之一。目前，专利“一种带高温高压循环水的腐蚀疲劳试验装置(公开号CN102346114A)”主要针对结构材料高温高压水腐蚀疲劳行为研究，专利“一种高温高压原位微动磨损试验装置”(公开号CN104359778A)主要针对结构材料高温高压水微动磨损行为研究，均不能实现结构材料高温高压水微动疲劳行为研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高温高压水微动疲劳正压力施加装置及其使用方法，解决高温高压水微动疲劳试验过程中疲劳试样与磨损压头之间正压力精确施加问题。本专利技术的技术方案是：一种高温高压水微动疲劳正压力施加装置，该装置包括：片状疲劳试样、疲劳夹具、支撑板、支撑底座、连接螺杆、拉伸弹簧、弹簧挂钩、立柱、样品台、转接头、加载轴、高压釜体、高压釜盖、磨损压头、定位凹槽、定位凸缘，具体结构如下：高压釜体倒扣于高压釜盖上，高压釜体内的立柱固定于高压釜盖上，样品台固定于立柱顶部；片状疲劳试样竖向设置于高压釜体内的疲劳夹具之间，片状疲劳试样上端通过疲劳夹具与样品台连接，片状疲劳试样下端通过疲劳夹具与转接头连接，转接头的底部与穿过高压釜盖的加载轴连接；两个支撑底座分别通过竖向设置的连接螺杆固定于样品台上，两个支撑底座对称设置于片状疲劳试样的两侧；两个支撑底座的相对侧面分别开设水平的定位凹槽，两个定位凹槽对称设置，两个支撑底座上的定位凹槽分别正对片状疲劳试样两侧的窄面，每个定位凹槽内分别安装支撑板，支撑板为中间水平面及所述水平面两侧平行相对的竖直定位凸缘组合成一体的工字型结构；磨损压头安装于支撑板中间水平面的外端，每个磨损压头的外表面正对片状疲劳试样的一个窄面；每个支撑板两侧的定位凸缘上对称设置杆状弹簧挂钩，拉伸弹簧为两个，每个拉伸弹簧连接两个支撑板同一侧面的弹簧挂钩。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，高压釜体内的立柱通过螺纹连接方式固定于高压釜盖上，样品台通过螺纹连接方式固定于立柱顶部。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，每个连接螺杆的上端通过螺母固定于样品台上，每个连接螺杆的下端与支撑底座连接，每个支撑底座的顶面沿竖向开设与定位凹槽相通的螺纹孔，支撑底座通过螺纹孔与连接螺杆连接。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，支撑板中间水平面的厚度与定位凹槽的高度相同，支撑板与定位凹槽呈滑动配合；每个支撑板两侧的定位凸缘贴紧支撑底座的前后两个相对侧面，两个相对定位凸缘内侧之间的距离与定位凹槽的宽度相同，使支撑板在定位凹槽深度方向自由活动，支撑板在高度方向与宽度方向限制活动，形成紧密配合。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，磨损压头通过拧紧螺栓安装于支撑板中间水平面的外端。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，弹簧挂钩通过螺纹连接安装于支撑板的定位凸缘上，对称设置的两个弹簧挂钩的轴线重合，每个弹簧挂钩上开设环形槽，每个拉伸弹簧的两端分别连接弹簧挂钩的环形槽，拉伸弹簧变形产生的拉力使安装于支撑板上的磨损压头与片状疲劳试样接触。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，定位凹槽中心正对片状疲劳试样标距段中心。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置的使用方法，包括如下步骤：(1)将立柱与高压釜盖通过螺纹连接方式拧紧，利用压紧螺帽将立柱与样品台连接；加载轴穿过高压釜盖，并通过密封圈密封加载轴与高压釜盖，将转接头与加载轴的上端连接；(2)利用疲劳夹具夹持片状疲劳试样，通过螺纹连接方式，疲劳夹具的上端与样品台连接，疲劳夹具的下端通过转接头与加载轴连接；(3)将连接螺杆与支撑底座连接，利用螺纹连接方式将连接螺杆固定于样品台上，并调节连接螺杆位置，使支撑底座上的定位凹槽正对着片状疲劳试样的窄面，且定位凹槽中心位置与片状疲劳试样的标距段中心位置持平；(4)利用拧紧螺栓将磨损压头安装于支撑板上，将弹簧挂钩安装于支撑板上，将支撑板安装于定位凹槽内；(5)根据微动疲劳实验中片状疲劳试样与磨损压头之间的正压力大小，选择合适的拉伸弹簧规格，将拉伸弹簧安装于弹簧挂钩上；(6)将高压釜盖与高压釜体密封，注入高温高压水，开展高温高压水微动疲劳试验。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置的使用方法，利用拉伸弹簧变形产生的拉力，使磨损压头与片状疲劳试样的窄面接触，并产生正压力；支撑板两侧的拉伸弹簧规格相同，变形相同，产生的拉应力相同；在目标温度中测量弹簧的弹性系数，精确控制磨损压头与片状疲劳试样之间的正压力。所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置的使用方法，装置装配完成后，在疲劳试验过程中，利用拉伸弹簧变形施加磨损压头与片状疲劳试样之间的正压力，磨损压头保持静止，片状疲劳试样标距段反复变形，接触区域反复摩擦磨损，形成高温高压水微动疲劳。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术提供一种高温高压水微动疲劳试验装置，该装置能够在高温高压水环境中精确施加片状疲劳试样与磨损压头之间的正压力。2、本专利技术装置的支撑底座固定在样品台上，支撑底座上设有定位凹槽；支撑板厚度与定位凹槽高度相同，支撑板上设有定位凸缘；支撑板安装于支撑底座定位凹槽内，仅在定位凹槽深度方向自由活动，形成紧密配合；在疲劳试验过程中，疲劳试样标距段反复变形，安装于支撑板上的磨损压头保持静止，疲劳试样与磨损压头接触区域产生摩擦磨损。3、本专利技术夹具设计巧妙，操作简单方便，能够与专利“一种带高温高压循环水的腐蚀疲劳试验装置(公开号CN102346114A)”配合使用，实现片状疲劳试样高温高压水微动疲劳试验。4、本专利技术拉伸弹簧安装于弹簧挂钩上，支撑板两侧均有一个拉伸弹簧，拉伸弹簧变形使磨损压头与片状疲劳试样窄面接触，通过选用弹簧规格(如：材质、线径、直径、长度)精确控制磨损压头与片状疲劳试样之间正压力。装配完成后，在疲劳试验过程中，磨损压头保持静止，片状疲劳试样标距段反复变形，接触区域与磨损压头产生摩擦磨损，形成高温高压水微动疲劳。附图说明图1为本专利技术的装置结构图。图中：1片状疲劳试样；2疲劳夹具；3支撑板；4支撑底座；5连接螺杆；6拉伸弹簧；7弹簧挂钩；8立柱；9样品台；10转接头；11加载轴；12高压釜体；13高压釜盖。图2为支撑底座三维形貌。图中：4支撑底座；15定位凹槽；16螺纹孔。图3为支撑板三维形貌。图中：3支撑板；7弹簧挂钩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温高压水微动疲劳正压力施加装置，其特征在于，该装置包括：片状疲劳试样、疲劳夹具、支撑板、支撑底座、连接螺杆、拉伸弹簧、弹簧挂钩、立柱、样品台、转接头、加载轴、高压釜体、高压釜盖、磨损压头、定位凹槽、定位凸缘，具体结构如下：高压釜体倒扣于高压釜盖上，高压釜体内的立柱固定于高压釜盖上，样品台固定于立柱顶部；片状疲劳试样竖向设置于高压釜体内的疲劳夹具之间，片状疲劳试样上端通过疲劳夹具与样品台连接，片状疲劳试样下端通过疲劳夹具与转接头连接，转接头的底部与穿过高压釜盖的加载轴连接；两个支撑底座分别通过竖向设置的连接螺杆固定于样品台上，两个支撑底座对称设置于片状疲劳试样的两侧；两个支撑底座的相对侧面分别开设水平的定位凹槽，两个定位凹槽对称设置，两个支撑底座上的定位凹槽分别正对片状疲劳试样两侧的窄面，每个定位凹槽内分别安装支撑板，支撑板为中间水平面及所述水平面两侧平行相对的竖直定位凸缘组合成一体的工字型结构；磨损压头安装于支撑板中间水平面的外端，每个磨损压头的外表面正对片状疲劳试样的一个窄面；每个支撑板两侧的定位凸缘上对称设置杆状弹簧挂钩，拉伸弹簧为两个，每个拉伸弹簧连接两个支撑板同一侧面的弹簧挂钩。...

【技术特征摘要】
1.一种高温高压水微动疲劳正压力施加装置，其特征在于，该装置包括：片状疲劳试样、疲劳夹具、支撑板、支撑底座、连接螺杆、拉伸弹簧、弹簧挂钩、立柱、样品台、转接头、加载轴、高压釜体、高压釜盖、磨损压头、定位凹槽、定位凸缘，具体结构如下：高压釜体倒扣于高压釜盖上，高压釜体内的立柱固定于高压釜盖上，样品台固定于立柱顶部；片状疲劳试样竖向设置于高压釜体内的疲劳夹具之间，片状疲劳试样上端通过疲劳夹具与样品台连接，片状疲劳试样下端通过疲劳夹具与转接头连接，转接头的底部与穿过高压釜盖的加载轴连接；两个支撑底座分别通过竖向设置的连接螺杆固定于样品台上，两个支撑底座对称设置于片状疲劳试样的两侧；两个支撑底座的相对侧面分别开设水平的定位凹槽，两个定位凹槽对称设置，两个支撑底座上的定位凹槽分别正对片状疲劳试样两侧的窄面，每个定位凹槽内分别安装支撑板，支撑板为中间水平面及所述水平面两侧平行相对的竖直定位凸缘组合成一体的工字型结构；磨损压头安装于支撑板中间水平面的外端，每个磨损压头的外表面正对片状疲劳试样的一个窄面；每个支撑板两侧的定位凸缘上对称设置杆状弹簧挂钩，拉伸弹簧为两个，每个拉伸弹簧连接两个支撑板同一侧面的弹簧挂钩。2.按照权利要求1所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，其特征在于，高压釜体内的立柱通过螺纹连接方式固定于高压釜盖上，样品台通过螺纹连接方式固定于立柱顶部。3.按照权利要求1所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，其特征在于，每个连接螺杆的上端通过螺母固定于样品台上，每个连接螺杆的下端与支撑底座连接，每个支撑底座的顶面沿竖向开设与定位凹槽相通的螺纹孔，支撑底座通过螺纹孔与连接螺杆连接。4.按照权利要求1所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，其特征在于，支撑板中间水平面的厚度与定位凹槽的高度相同，支撑板与定位凹槽呈滑动配合；每个支撑板两侧的定位凸缘贴紧支撑底座的前后两个相对侧面，两个相对定位凸缘内侧之间的距离与定位凹槽的宽度相同，使支撑板在定位凹槽深度方向自由活动，支撑板在高度方向与宽度方向限制活动，形成紧密配合。5.按照权利要求1所述的高温高压水微动疲劳正压力施加装置，其特征在于，磨损压头通过拧紧螺栓安装于支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭季波，吴欣强，韩恩厚，王翔，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21