一种包壳管液态铅铋拉伸试验夹具及其使用方法技术

本发明专利技术涉及拉伸试验领域，具体是一种包壳管液态铅铋拉伸试验夹具及其使用方法。在薄壁包壳管两端插入端塞，将上底座、下底座及夹头与包壳管两端装配，夹头放置于上底座和下底座中心的圆形通孔，包壳管的两端分别放置于夹头的中心孔，上底座和下底座侧面拧上水平螺杆，通过拧紧水平螺杆挤压夹头。上底座通过竖直螺杆与转接头螺纹连接装配，下底座通过竖直螺杆与样品台螺纹连接装配，形成包壳管的稳定夹持系统。加载轴的上端部与拉伸试验机连接，加载轴的下端部插设于转接头上端面开设的螺纹孔内并通过螺纹连接转接头。本发明专利技术所需试验空间小，夹持稳定，安装方便，适用于开展实际燃料包壳管液态铅铋拉伸试验，评估其液态铅铋拉伸力学性能。学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种包壳管液态铅铋拉伸试验夹具及其使用方法


[0001]本专利技术涉及拉伸试验领域，具体是一种包壳管液态铅铋拉伸试验夹具及其使用方法，用于在液态铅铋环境中包壳管液态铅铋拉伸试验，评价燃料包壳材料在液态铅铋环境中的拉伸性能。

技术介绍

[0002]燃料包壳是铅冷快堆的关键部件，其与液态铅铋共晶的环境相容性是铅冷快堆研发与应用面临的重要问题之一。燃料包壳作为隔绝液态铅铋共晶与核燃料的屏障，对其服役可靠性要求很高。然而，包壳管服役于高温液态铅铋环境中，可能遭受液态金属腐蚀与液态金属致脆损伤。其中，液态金属致脆可能会导致包壳材料的塑韧性骤降，极大降低包壳管的使用寿命，严重影响核电站运行的经济性和安全性。因此，需系统评价燃料包壳材料在液态铅铋环境中的脆化敏感性。但实际包壳管的加工制备工艺及硬化程度与母材不同，其液态铅铋环境相容性可能与母材存在差异。因此，开展实际包壳管在液态铅铋环境的慢拉伸试验，评估其液态金属脆化敏感性是非常有必要的。
[0003]目前，专利“轴向与内压复合载荷作用下薄管专用夹具(公开号CN105403452A)”对于燃料包壳管在液态铅铋环境中的拉伸试验并不适用，在拉伸过程中难以稳定夹持包壳管。针对上述问题，有必要研制一种包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，适用于开展实际包壳管的液态铅铋慢拉伸试验。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种包壳管液态铅铋拉伸试验夹具及其使用方法，实现了包壳管在液态铅铋环境中的拉伸试验。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，样品台水平设置于反应釜内腔下部，反应釜盖封闭安装于反应釜上端开口处，呈方形均匀排布的四根立柱上端通过螺纹连接安装在反应釜盖底部，四根立柱的下端分别穿设于样品台的四角，并通过螺母将样品台安装在立柱下端部，使样品台通过立柱固定于反应釜盖上；沿竖向设置的加载轴穿设于反应釜盖，加载轴通过O型圈与反应釜盖形成动密封，加载轴的上端部与拉伸试验机连接，加载轴的下端部插设于转接头上端面开设的螺纹孔内并通过螺纹连接转接头；
[0007]转接头位于样品台的上方，转接头的下端面安装上底座，样品台的上端面安装下底座，上底座与下底座按上下相对设置，上底座和下底座中心均为圆形通孔，所述圆形通孔中分别安装圆筒形夹头，竖直的包壳管上下两端分别插装于一个夹头的中心孔。
[0008]所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，上底座和下底座中心的圆形通孔直径略大于夹头的外径0.4mm，使夹头分别与上底座和下底座呈间隙配合。
[0009]所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，上底座和下底座的端面分别对称开设一对竖直的圆形通孔，两个竖直螺杆分别穿设于上底座上一对竖直的圆形通孔并通过竖直螺纹
孔与转接头相连，两个竖直螺杆分别穿设于下底座上一对竖直的圆形通孔并通过竖直螺纹孔与样品台相连；两个水平螺杆分别穿设于上底座上一对水平的螺纹孔并与相应的夹头连接，两个水平螺杆分别穿设于下底座上一对水平的螺纹孔并与相应的夹头连接。
[0010]所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，上底座端面两个竖直圆形通孔的中心连线与上底座侧面两个水平螺纹孔的中心连线，在空间几何上呈垂直关系；同样，下底座端面的两个竖直圆形通孔的中心连线与下底座侧面两个水平螺纹孔的中心连线，在空间几何上呈垂直关系。
[0011]所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，每个夹头由两个半圆筒对接组成，其外侧对称分布两个定位圆孔，上底座和下底座侧面水平的螺纹孔分别与定位圆孔相对应，且水平螺杆依次穿设于所述螺纹孔和定位圆孔，使夹头与上底座和下底座连接。
[0012]所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，夹头内表面粗糙，内径稍小于包壳管的直径0.1mm，使夹头分别与包壳管两端呈紧密配合；包壳管的两端分别插装端塞，端塞外表面粗糙，直径稍小于包壳管内径0.1mm，使端塞与包壳管两端形成紧密接触，端塞的高度大于夹头的高度。
[0013]所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，在薄壁包壳管两端插入端塞，将上底座、下底座及夹头与包壳管两端装配，夹头放置于上底座和下底座中心的圆形通孔，包壳管的两端分别放置于夹头的中心孔，上底座和下底座侧面拧上水平螺杆，通过拧紧水平螺杆挤压夹头，对包壳管的两端形成夹持。
[0014]所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，包壳管形成夹持后，上底座通过竖直螺杆与转接头螺纹连接装配，下底座通过竖直螺杆与样品台螺纹连接装配，形成包壳管的稳定夹持系统。
[0015]所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具的使用方法，包括如下步骤：
[0016](1)将立柱与反应釜盖通过螺纹连接方式拧紧，利用螺母将立柱与样品台连接；加载轴穿过反应釜盖，并通过O型圈密封加载轴与反应釜盖，将转接头与加载轴的一端连接；
[0017](2)将端塞放入包壳管两端，在下底座中放入两个对称的夹头，再将包壳管的一端放入所述夹头之间，移动夹头至其定位圆孔与下底座的侧面水平的螺纹孔保持轴向一致，再将水平螺杆从下底座两侧面水平的螺纹孔同时拧入至定位圆孔，两边拧入的速度应保持一致，使得包壳管的一端处在下底座中心位置，进而保持在试验过程中包壳管与加载轴轴向一致；
[0018](3)在上底座中放入两个对称的夹头，将已经安装好一端的包壳管另一端放入上底座中的所述夹头之间，移动夹头至其定位圆孔与上底座的侧面水平的螺纹孔保持轴向一致，再将水平螺杆从上底座两侧面水平的螺纹孔同时拧入至定位圆孔，两边拧入的速度应保持一致，使得包壳管的另一端处在上底座7中心位置，进而保持在试验过程中包壳管与加载轴轴向一致，并使上底座与下底座的两边螺杆方向保持一致；
[0019](4)将安装好的夹具与包壳管放入到样品台上，使得下底座端面的竖直圆形通孔与样品台的竖直螺纹孔保持轴向一致，同时使得上底座端面的竖直圆形通孔与转接头的竖直螺纹孔保持轴向一致；
[0020](5)将竖直螺杆放入下底座，再拧入样品台的竖直螺纹孔内，将下底座与样品台紧密连接；再通过移动转接头，使得转接头与上底座贴紧，再拧入竖直螺杆，使转接头与上底
座紧密连接；
[0021](6)对水平螺杆进行二次拧紧，使得夹头对包壳管紧密夹持，以保证夹头与包壳管之间产生足够大的摩擦力，进而保证试验过程中其不会发生相对移动；
[0022](7)将反应釜内进行升温使铅铋共晶呈液态之后，再将反应釜盖与反应釜密封，开展包壳管液态铅铋拉伸试验。
[0023]本专利技术的设计思想是：
[0024]对于包壳管的液态铅铋拉伸试验来说，包壳管为薄壁直管，没有像标准拉伸试样一样具有过渡圆弧的夹持端，本专利技术通过巧妙地设计夹具，将螺杆拧入挤压夹片再挤压包壳管，使包壳管与夹片之间产生足够大的摩擦力，以保证试验过程中夹片与包壳管不发生相对移动，来达到良好夹持的效果。为了防止包壳管在夹持中发生挤压变形，将两端放入端塞，同时端塞能够限制包壳管夹持位置的颈缩变形，使裂纹优先在标距段而非夹持位置萌生与扩展，确保慢拉伸试验的有效性。在夹具设计的过程中也考虑到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，其特征在于，样品台水平设置于反应釜内腔下部，反应釜盖封闭安装于反应釜上端开口处，呈方形均匀排布的四根立柱上端通过螺纹连接安装在反应釜盖底部，四根立柱的下端分别穿设于样品台的四角，并通过螺母将样品台安装在立柱下端部，使样品台通过立柱固定于反应釜盖上；沿竖向设置的加载轴穿设于反应釜盖，加载轴通过O型圈与反应釜盖形成动密封，加载轴的上端部与拉伸试验机连接，加载轴的下端部插设于转接头上端面开设的螺纹孔内并通过螺纹连接转接头；转接头位于样品台的上方，转接头的下端面安装上底座，样品台的上端面安装下底座，上底座与下底座按上下相对设置，上底座和下底座中心均为圆形通孔，所述圆形通孔中分别安装圆筒形夹头，竖直的包壳管上下两端分别插装于一个夹头的中心孔。2.按照权利要求1所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，其特征在于，上底座和下底座中心的圆形通孔直径略大于夹头的外径，使夹头分别与上底座和下底座呈间隙配合。3.按照权利要求1所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，其特征在于，上底座和下底座的端面分别对称开设一对竖直的圆形通孔，两个竖直螺杆分别穿设于上底座上一对竖直的圆形通孔并通过竖直螺纹孔与转接头相连，两个竖直螺杆分别穿设于下底座上一对竖直的圆形通孔并通过竖直螺纹孔与样品台相连；两个水平螺杆分别穿设于上底座上一对水平的螺纹孔并与相应的夹头连接，两个水平螺杆分别穿设于下底座上一对水平的螺纹孔并与相应的夹头连接。4.按照权利要求3所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，其特征在于，上底座端面两个竖直圆形通孔的中心连线与上底座侧面两个水平螺纹孔的中心连线，在空间几何上呈垂直关系；同样，下底座端面的两个竖直圆形通孔的中心连线与下底座侧面两个水平螺纹孔的中心连线，在空间几何上呈垂直关系。5.按照权利要求1所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，其特征在于，每个夹头由两个半圆筒对接组成，其外侧对称分布两个定位圆孔，上底座和下底座侧面水平的螺纹孔分别与定位圆孔相对应，且水平螺杆依次穿设于所述螺纹孔和定位圆孔，使夹头与上底座和下底座连接。6.按照权利要求5所述的包壳管液态铅铋拉伸试验夹具，其特征在于，夹头内表面粗糙，内径稍小于包壳管的直径，使夹头分别与包壳管两端呈紧密配合；包壳管的两端分别插装端塞，端塞外表面粗糙，直径稍小于包壳管内径，使端塞与包壳管两端形成紧密接触，端塞的高度大于夹头的高度。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭季波，朱广剑，张强，吴欣强，任啟森，马海滨，张兹瑜，王翔，韩恩厚，
申请(专利权)人：中广核研究院有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：