一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置及方法。试验装置中的应力加载单元包括钢材试件、卧式加载反力架、L形拉杆、导向套筒、力传感器和加载螺母；试验装置中的周期浸润单元包括总控系统、腐蚀试验槽、溶液补给箱、液压升降台、液位控制开关、加热灯组和测温传感器。由应力加载单元对钢材试件完成恒定载荷加载后，周期浸润单元通过调整溶液补给箱与腐蚀试验槽之间的相对高差以及加热灯组的开关，实现钢材试件在腐蚀溶液浸润、高温干燥之间的周期性循环。本发明专利技术试验装置受力明确，试验方法原理简单，将钢材的恒载荷应力腐蚀试验与周期浸润腐蚀试验相结合，能模拟受恒定拉应力作用的钢结构在海洋浪溅区环境中工作的腐蚀环境。工作的腐蚀环境。工作的腐蚀环境。

【技术实现步骤摘要】
一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及金属腐蚀防护领域，具体涉及一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置及方法。

技术介绍

[0002]钢材的应力腐蚀是指钢材在应力(尤其是拉应力)和特定腐蚀介质共同作用下发生腐蚀，并最终导致钢材发生脆性断裂的行为。钢材的应力腐蚀断裂不同于普通的拉伸破坏与单纯的钢材腐蚀：当钢材接触敏感的腐蚀介质时，在较低应力情况下即可发生断裂；而在浓度较低的敏感腐蚀介质中，钢材的腐蚀速率会由于应力作用而显著提高。特别的对于不锈钢，例如奥氏体不锈钢，其在无应力作用下具有良好的耐腐蚀性，但在氯离子腐蚀介质中却易于发生应力腐蚀。应力腐蚀断裂是一种脆性断裂，发生时没有任何预兆，一旦微裂纹扩展成为临界裂纹即会迅速扩展而导致突然断裂，严重威胁结构的安全。
[0003]周期浸润腐蚀试验是模拟海洋浪溅区腐蚀环境最有效的试验方法之一，能够实现钢材试件在腐蚀介质中的周期性干湿循环。然而，以往的周期浸润腐蚀试验装置大多是针对无应力试件设计的，进行恒载荷应力腐蚀试验所需的荷载监控设备无法直接放入传统的周期浸润试验箱中。目前，尚缺乏一种将钢材的恒载荷应力腐蚀试验与周期浸润腐蚀试验相结合的试验装置及试验方法。本专利技术所提出的是一种周期浸润条件钢材应力腐蚀试验装置及相应的试验方法，能够对钢材进行周期浸润条件下的应力腐蚀试验研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置及方法，可以通过对受恒定拉应力作用的钢材试件进行在腐蚀介质中的周期浸润，模拟海洋浪溅区的干湿循环状态，从而进一步研究钢材在腐蚀介质中的应力腐蚀现象。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术第一方面提出一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置，包括周期浸润单元和至少一个应力加载单元；
[0007]各所述应力加载单元均分别包括钢材试件，卧式加载反力架，力传感器，以及L形拉杆、导向套筒和加载螺母各两个；两个所述L形拉杆的短边端头分别勾住所述钢材试件一端，两个所述L形拉杆的长边分别通过内置于所述卧式加载反力架中的所述导向套筒以穿过所述卧式加载反力架的相应侧，穿出所述卧式加载反力架后，一侧的所述L形拉杆上依次套设所述力传感器和一个所述加载螺母，另一侧的所述L形拉杆上套设另一个所述加载螺母并将其位置固定；通过旋紧并固定设有所述力传感器一侧的所述加载螺母，对所述钢材试件进行恒定拉应力的加载，加载荷载由所述力传感器读出；
[0008]所述周期浸润单元包括总控系统，容纳有腐蚀溶液的溶液补给箱，液压升降台，以及与所述应力加载单元个数相同的腐蚀试验槽、液位控制开关、加热灯组和测温传感器；各
所述加热灯组分别布设于相应的一个所述卧式加载反力架上方，加载完成后的各所述钢材试件分别悬挂在相应的一个所述腐蚀试验槽中，各所述腐蚀试验槽分别通过导管与所述溶液补给箱连通，所述溶液补给箱放置在所述液压升降台上，由所述总控系统控制所述液压升降台进行周期性的升、降以及加热灯组进行周期性地关、开，使腐蚀溶液周期性地流入、流出腐蚀试验槽，实现所述钢材试件在腐蚀溶液浸润、高温干燥之间的周期性循环；各所述液位控制开关安装在相应的一个所述腐蚀试验槽内壁，监测所述腐蚀试验槽中腐蚀溶液的液面高度并反馈给所述总控系统；所述温度传感器安装在所述腐蚀试验槽上方，监测加热灯组开启后的环境温度并反馈给所述总控系统。
[0009]进一步地，所述钢材试件为由原始钢材经过切割后形成多个交替布设的夹持段和标定段构成的一体成型结构，由一个标定段和其两端的夹持段构成一个小试件，所述钢材试件内的各小试件彼此串联。
[0010]根据本专利技术第一方面提出的一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置，其优点及有益效果如下：第一、试验装置原理简单，受力明确，试验过程中钢材试件和加载反力架均只受轴心拉力和压力的作用，传力路径明确。第二、装置体积小、可通过增设多个纵向方钢管空间，同时对多个试验组进行试验，节约试验时间；第三、采用各自独立工作的应力加载单元与周期浸润单元协同工作的形式，L形拉杆及导向套筒的设计解决了带电工作设备(例如力传感器)无法直接放入传统的周期浸润腐蚀试验箱的问题，可在试验过程中实现对钢材试件受力状态的实时监控。第四、通过应力加载单元与周期浸润单元间的不同组合方式，可进行多种类型的钢材腐蚀试验研究，若对所述钢材试件加载后关闭周期浸润单元，使所述腐蚀试验槽中充满腐蚀溶液，即可进行全浸润条件下的钢材应力腐蚀试验；若开启周期浸润单元而不对所述钢材试件加载，即可进行周期浸润条件下的常规钢材腐蚀试验。第五、钢材试件采用整体切割为多个沿纵向串联的小试件，试验结束后再将各小试件切割分离，方法简单，受力明确，可得到受力状态、腐蚀条件完全相同的一组平行试件，保证试验精度。第六，传统的串联加载方式需在各小试件之间设置连接装置，本专利技术提出的钢材试件形式可省略这类复杂的连接装置，减小由于腐蚀溶液对连接装置的腐蚀对试验结果的影响。
[0011]本专利技术第二方面提出一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验方法，所述试验方法包括以下步骤：
[0012]装置组装：将所述卧式加载反力架、所述腐蚀试验槽、所述溶液补给箱和所述加热灯组摆放定位后，调整所述液压升降台的高度，使得所述腐蚀试验槽内无腐蚀溶液，使所述加热灯组处于关闭状态；安装所述导向套筒，将两个所述L形拉杆的长边从所述卧式加载反力架的内侧穿过相应的所述导向套筒穿出所述卧式加载反力架；在一个所述L形拉杆的外侧安装对应的所述力传感器以及所述加载螺母，并调整两个所述L形拉杆之间的距离后，将所述钢材试件两端头位置的圆孔套在两个所述L形拉杆的短边端头上，并在调整所述钢材试件水平后将其与两个所述L形拉杆的短边端头固定；
[0013]加载：保持所述液压升降台的高度不变并保持所述加热灯组关闭；旋紧设有所述力传感器一侧的所述加载螺母，对所述钢材试件施加拉力，通过所述力传感器实时监控荷载值，加载至设计荷载后，固定设有所述力传感器一侧的所述加载螺母使所述钢材试件达到恒载荷状态；
[0014]周期浸润试验：在所述总控系统中设定试验设计的浸润周期以及干燥温度；其中，浸润阶段：所述总控系统控制所述液压升降台上升、所述加热灯组关闭，腐蚀溶液从所述溶液补给箱中流入所述腐蚀试验槽中，腐蚀溶液触及所述液位控制开关时所述液压升降台停止上升，使处于拉应力作用下的所述钢材试件浸润在腐蚀溶液中；干燥阶段：所述总控系统控制所述液压升降台下降至最低、所述加热灯组开启，腐蚀溶液从所述腐蚀试验槽中流回所述溶液补给箱中，使处于拉应力作用下的所述钢材试件干燥，干燥过程中所述加热灯组根据所述测温传感器的反馈进行温度调节；浸润阶段与干燥阶段按照预先设定的浸润周期进行循环，从而实现所述钢材试件在周期浸润条件下的恒载荷应力腐蚀试验。
[0015]本专利技术第二方面提出的一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验方法，其优点及有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置，其特征在于，包括周期浸润单元和至少一个应力加载单元；各所述应力加载单元均分别包括钢材试件，卧式加载反力架，力传感器，以及L形拉杆、导向套筒和加载螺母各两个；两个所述L形拉杆的短边端头分别勾住所述钢材试件一端，两个所述L形拉杆的长边分别通过内置于所述卧式加载反力架中的所述导向套筒以穿过所述卧式加载反力架的相应侧，穿出所述卧式加载反力架后，一侧的所述L形拉杆上依次套设所述力传感器和一个所述加载螺母，另一侧的所述L形拉杆上套设另一个所述加载螺母并将其位置固定；通过旋紧并固定设有所述力传感器一侧的所述加载螺母，对所述钢材试件进行恒定拉应力的加载，加载荷载由所述力传感器读出；所述周期浸润单元包括总控系统，容纳有腐蚀溶液的溶液补给箱，液压升降台，以及与所述应力加载单元个数相同的腐蚀试验槽、液位控制开关、加热灯组和测温传感器；各所述加热灯组分别布设于相应的一个所述卧式加载反力架上方，加载完成后的各所述钢材试件分别悬挂在相应的一个所述腐蚀试验槽中，各所述腐蚀试验槽分别通过导管与所述溶液补给箱连通，所述溶液补给箱放置在所述液压升降台上，由所述总控系统控制所述液压升降台进行周期性的升、降以及加热灯组进行周期性地关、开，使腐蚀溶液周期性地流入、流出腐蚀试验槽，实现所述钢材试件在腐蚀溶液浸润、高温干燥之间的周期性循环；各所述液位控制开关安装在相应的一个所述腐蚀试验槽内壁，监测所述腐蚀试验槽中腐蚀溶液的液面高度并反馈给所述总控系统；所述温度传感器安装在所述腐蚀试验槽上方，监测加热灯组开启后的环境温度并反馈给所述总控系统。2.根据权利要求1所述的周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述钢材试件采用薄板状或棒状试件，所述钢材试件两端头位置开设有圆孔，供所述L形拉杆的短边端头穿过并勾住所述钢材试件。3.根据权利要求1所述的周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述卧式加载反力架的主体为由两根横向方钢管与两根纵向方钢管焊接制成的矩形框架结构，矩形框架的四个角点位置焊接脚托，将矩形框架抬高至略高于所述腐蚀试验槽的位置，两根所述横向方钢管的中点位置开设有圆孔，用以放置所述导向套管。4.根据权利要求1所述的周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述L形拉杆的长边为一根长螺杆，短边为一实心钢棒；所述实心钢棒的一端与所述长螺杆焊接固定，并设置加劲肋板；所述实心钢棒的另一端通过一变截面段缩小杆径，至与所述钢材试件两端头所开设的圆孔的孔径大小相同；所述实心钢棒的小杆径段下端刻有螺纹，用以在张拉所述钢材试件时放置试件定位螺母，保证试验过程中所述钢材试件的水平放置、防止所述钢材试件掉落。5.根据权利要求1所述的周期浸润条件下钢材恒载荷应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述导向套筒固定在所述卧式加载反力架的横向方钢管中，其外径与所述卧式加载反力架横向方钢管中点位置开设的圆孔的孔径相同，内径与所述L形拉杆长边的杆径相同；所述导向套筒保证在加载过程中，所述L形拉杆均只发生水平位移。6.根据权利要求1所述的周期浸润条件下钢材恒载荷应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：王法承，成正清，韩林海，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：