一种超低温高压的材料腐蚀疲劳试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超低温高压的材料腐蚀疲劳试验系统，包括：腐蚀疲劳机，液氮冷却装置，氦气增压装置，腐蚀疲劳机包括反应釜组件、密封盖组件、升降釜组件、拉杆组件和动力组件；反应釜组件包括反应釜、上板架、下板架、升降杆、液压缸；上板架和下板架固定在升降杆上，升降杆与液压缸相连，液压缸能够驱动升降杆使得下板架能够靠近或远离反应釜；密封盖组件包括密封盖、固定连杆、测量板和底盘；密封孔、进液孔、进气孔均匹配地设置有密封件，所述进气孔与氦气增压装置中的输气管连通，进液孔与液氮冷却装置中的输液管相连；密封盖与底盘通过固定连杆相连，测量板上标有横轴和纵轴两条相互垂直的刻度，用于辅助观测材料试样的实时应变。用于辅助观测材料试样的实时应变。用于辅助观测材料试样的实时应变。

A material corrosion fatigue test system with ultra-low temperature and high pressure

【技术实现步骤摘要】
一种超低温高压的材料腐蚀疲劳试验系统


[0001]本专利技术涉及金属材料试验装置，具体涉及超低温高压的材料腐蚀疲劳试验系统。

技术介绍

[0002]天然气热效率高，环境效益好，发展利用天然气成为当今世界能源发展的潮流。但是液化天然气在采集和运输过程中，由于海水对管道的腐蚀以及波浪和风载荷的作用下，采集天然气的工况环境为海底，海底温度较低，压力较高，超低温高压的环境下，管道与设备极易出现破坏。因此，对管道以及海洋装备的抗腐蚀与抗疲劳性能有着较高的要求，需要对超低温高压环境下的金属材料进行腐蚀疲劳性能的研究。
[0003]目前，研究金属材料腐蚀疲劳性能的试验方法有很多，但都不能很好的模拟真实的腐蚀环境，试验条件单一，无法模拟超低温高压环境下的腐蚀疲劳试验。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种安全性好、能够更好地模拟超低温高压的试验环境的超低温高压的材料腐蚀疲劳试验系统，本专利技术技术方案如下：
[0005]一种超低温高压的材料腐蚀疲劳试验系统，包括：腐蚀疲劳机，液氮冷却装置，氦气增压装置，腐蚀疲劳机包括反应釜组件、密封盖组件、升降釜组件、拉杆组件和动力组件；
[0006]反应釜组件包括反应釜15、升降釜组件包括上板架4、下板架12、升降杆20、液压缸18；上板架4和下板架12固定在升降杆20上，升降杆20与液压缸18相连，液压缸18能够驱动升降杆20使得下板架12能够靠近或远离反应釜15，反应釜组件置于升降釜组件的基座17上；
[0007]密封盖组件包括密封盖35、固定连杆13、测量板33和底盘14；密封盖35与反应釜15内壁相匹配并固定连接到上板架4，密封盖35设置有密封孔24、进液孔25以及进气孔26，所述密封孔24、进液孔25、进气孔26均匹配地设置有密封件，所述进气孔26与氦气增压装置中的输气管48连通，用于向所述反应釜15内充入试验气体以增压，进液孔24与液氮冷却装置中的输液管51相连，用于向所述反应釜15内输入试验液体；密封盖35与底盘14通过固定连杆13相连，测量板30上标有横轴和纵轴两条相互垂直的刻度，用于辅助观测材料试样30的实时应变；
[0008]动力组件位于上板架4上，包括伺服液压工作箱3、电动机2、动力单元1；电动机2与伺服液压工作箱3通过转轴连接，伺服液压工作箱3与动力单元1通过油管21连接；
[0009]拉杆组件主要包括驱动杆5、调节套筒8、横杆9、底盘14和上拉杆7，驱动杆5受动力单元1控制能够竖向往复移动、驱动杆5的下部连接有上拉杆7，上拉杆7通过调节套筒8和下拉杆27依次连接，下拉杆27穿过密封盖35后与上夹具28相连，材料试样30固定在上夹具28与下夹具31之间；通过调节套筒8能够调整下板架12连接到升降杆20上的位置；横杆9与下拉杆27固定连接，横杆9的两端均设有位移传感器10；底盘14的底部设有温度传感器36与压力传感器37，用于实时监测反应釜15内的温度与压力；
[0010]液氮冷却装置包括试验液体储存罐49、输液管51、液氮罐52；冷却液体储放罐53和液体增压泵54，试验所需腐蚀溶液储放在试验液体储存罐49，由输液管51将腐蚀溶液输入液氮罐52中进行冷却，经过液氮罐52冷却的腐蚀溶液再经由冷却液体储放罐53进行二次冷却，确保腐蚀溶液达到所需温度，通过液体增压泵54将经过二次冷却的腐蚀溶液泵入反应釜15中；
[0011]气体增压装置包括氦气储放罐40、气体压力机45和试验氦气回收罐47；气体压力机45用于将试验氦气从氦气储放罐40提取后充入反应釜15中，气体压力机45还用于将试验完成之后的氦气气体排入试验氦气回收罐47。
[0012]进一步地，还设置有第一力传感器，用以监测密封盖与反应釜之间的压力。
[0013]进一步地，还设置有第二力传感器，用于监测对材料试样所施加的疲劳载荷。
[0014]进一步地，在密封盖上设有探头垫片，位移传感器的探头能够与密封盖上的探头垫片对应，以便于对位移传感器调零。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：
[0016](1)本专利技术可以同时进行腐蚀试验和疲劳试验，大幅度地提高了试验的效率，并且能够更加准确地模拟实际工况，可以增加试验结果的可信度。本专利技术可以调节试验设备中反应釜内的温度与压强，可以实现超低温高压的腐蚀环境，解决了只能模拟高温高压，常温高压的试验条件的局限问题，从而具有更广泛的应用范围。
[0017](2)本专利技术的液氮冷却装置是自动化设备，设有二次冷却装置，确保腐蚀溶液可以达到设定温度，之后通过液体增压泵将液体泵入试验反应釜中，自动化程度高，提高了试验的准确度，减少了实验误差。
[0018](3)本专利技术的气体增压装置是自动化设备，同时设有气体压力机，使得试验后的氦气在排出时，降低其压力，再将其储放在气体罐中，提升了试验的安全性，不会排出氦气，符合环保的要求。
[0019](4)本专利技术中的设备均为自动化设备，减少了人为的操作，更加准确地控制反应釜内的压力与温度，大幅地提升了试验的准确度与可信度，减小了试验误差。
[0020](5)本专利技术中反应釜中设有进液孔与进气孔，分别进行加液与加压气体的进入，使得加液与加气操作互不干扰，使得试验易于操作。
[0021](6)本专利技术中可以根据反应釜内的温度与压力传感器对试验进行实时监测，使得对试验温度与压力更为准确的控制，更好地分析试样的腐蚀与疲劳过程。
[0022](7)本专利技术不仅可模拟超低温高压的疲劳腐蚀环境，还可模拟常温高压与超低温环境下的腐蚀疲劳试验，使得实验条件更加广泛，能够模拟更多的实际工况，应用更加广泛。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其他的实施附图。
[0024]图1为本专利技术提供的高压可控温的材料腐蚀疲劳试验方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术提供的超低温高压的材料腐蚀疲劳试验系统的一种优选实施方式的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术提供的腐蚀疲劳机的一种优选实施方式的结构示意图；
[0027]图4为本专利技术提供的腐蚀疲劳机反应釜密封盖组件与疲劳试验组件的一种优选实施方式的结构示意图；
[0028]图5为本专利技术提供的腐蚀疲劳机反应釜密封盖组件与疲劳试验组件的一种优选实施方式的结构示意图；
[0029]图6为本专利技术提供的试验力供给组件的一种优选实施方式的结构示意图；
[0030]图7为本专利技术提供的反应釜夹具组件底盘底部的压力传感器和温度穿感受器的一种优选实施方式的结构示意图；
[0031]图8为本专利技术提供的氦气增压装置的一种优选实施方式的结构示意图；
[0032]图9为本专利技术提供的液氮冷却装置的一种优选实施方式的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低温高压的材料腐蚀疲劳试验系统，包括：腐蚀疲劳机，液氮冷却装置，氦气增压装置，腐蚀疲劳机包括反应釜组件、密封盖组件、升降釜组件、拉杆组件和动力组件；反应釜组件包括反应釜(15)、上板架(4)、下板架(12)、升降杆(20)、液压缸(18)；上板架(4)和下板架(12)固定在升降杆(20)上，升降杆(20)与液压缸(18)相连，液压缸(18)能够驱动升降杆(20)使得下板架(12)能够靠近或远离反应釜(15)；密封盖组件包括密封盖(35)、固定连杆(13)、测量板(33)和底盘(14)；密封盖(35)与反应釜(15)内壁相匹配并固定连接到上板架(4)，密封盖(35)设置有密封孔(24)、进液孔(25)以及进气孔(26)，所述进气孔(26)与氦气增压装置中的输气管(48)连通，进液孔(24)与液氮冷却装置中的输液管(51)相连；密封盖(35)与底盘(14)通过固定连杆(13)相连，测量板(30)上标有横轴和纵轴两条相互垂直的刻度，用于辅助观测材料试样(30)的实时应变；动力组件位于上板架(4)上，包括伺服液压工作箱(3)、电动机(2)、动力单元(1)；电动机(2)与伺服液压工作箱(3)通过转轴连接，伺服液压工作箱(3)与动力单元(1)通过油管(21)连接；拉杆组件主要包括驱动杆(5)、调节套筒(8)、横杆(9)、底盘(14)和上拉杆(7)，驱动杆(5)受动力单元(1)控制能够竖向往复移动、驱动杆(5)的下部连接有上拉杆(7)，上拉杆(7)通过调节套筒(8)和下拉杆(27)依次连接，下拉杆(27)穿过密封盖(35)后与上...

【专利技术属性】
技术研发人员：余杨，孙若珂，余建星，刘欣，李昊达，刘鹏飞，黄恺航，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：