一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于材料实验研究领域，具体为一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置。该装置主要由高温高压循环水系统、慢拉伸加载装置、水化学控制系统、加载监控系统四部分组成。高温高压循环水系统能够提供动态高温高压水环境，慢拉伸加载装置对高压釜内的试样进行不同应变速率拉伸，水化学控制系统控制高温高压循环水系统水化学参数，加载监控系统用来调控和记录釜内试样的拉伸曲线。高压釜内试样固定在夹具上，加载轴上端连接夹具，下端连接转接装置。转接装置下端连接拉伸试验机，通过拉伸试验机实现试样的慢应变速率加载。本实用新型专利技术能在高温高压循环水环境下测试材料应力腐蚀行为，解决现有技术中存在的结构复杂、维护麻烦等问题。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置
本技术属于材料实验研究领域，更确切的说，涉及到一种带高温高压循环水的慢应变腐蚀开裂实验装置。
技术介绍
核电是一种高效、清洁的能源，发展核电是解决我国经济发展与能源分布不均衡矛盾的一个重要途径。目前商用核电站主要采用轻水堆，由于轻水堆核电站的服役环境为高温高压水(280-343°C、8-16MPa)，其压力边界如压力容器、蒸汽发生器、主管道等均承受一定的服役应力。实践表明，核电服役高温高压水中的应力腐蚀开裂是影响核电设备长期安全运行的关键问题之一。因此，在实验室中模拟核电高温高压水环境来研究压力边界材料的应力腐蚀或环境致裂具有重要的意义。而开展这类研究首先必须解决高温高压水条件下慢拉伸实验装置问题。由于高温高压水实验环境苛刻，对试验装置的高温高压密封性要求非常高，设备成套和技术难度大。目前该类成套设备被国外少数几家大公司垄断的局面，而且因为结构复杂，价格昂贵，使用和维护都非常麻烦。国内相关设备厂家尚没有制造该类成套设备的能力。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，能在高温高压循环水环境下测试材料应力腐蚀行为，解决现有技术中存在的结构复杂、维护麻烦等问题。本技术的技术方案如下:一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，该装置设有高温高压循环水系统、慢拉伸加载装置，其中:高温高压循环水系统包括:储水罐、过滤器、高压泵、预热器、高压釜、冷凝器、过滤阀、背压阀、流量计，储水罐的水流循环回路上依次设置过滤器、高压泵、预热器、高压釜、冷凝器、过滤阀、背压阀、流量计；储水罐的水经过滤器过滤后进入高压泵、预热器，然后进入高压釜，从高压釜流出后进入冷凝器冷却，经过滤阀、背压阀、流量计，最后返回储水罐；慢拉伸加载装置包括高温拉伸组件、转接组件、拉伸试验机；高温拉伸组件包括试样夹具固定组件、紧凑拉伸试样、试样夹具、水冷加载轴，转接组件包括加载轴转接部件、力口载轴转接部件与万向转接头的转接件、万向转接头、防漏接水盘、万向转接头与力传感器的转接件、力传感器；试样夹具固定组件直接固定在高压釜内侧的高压釜釜盖上，紧凑拉伸试样固定于夹具:上夹具和下夹具之间；下夹具下方与水冷的加载轴螺纹连接，加载轴外部安装水冷套，加载轴下端与转接组件中的加载轴转接部件螺纹连接，通过转接组件连接拉伸试验机的传动装置；转接组件中转接件下端开内螺纹，转接件下连万向转接头；力传感器设置于下活动横梁上面，转接组件中转接件外侧部配合上防漏接水盘。所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，试样夹具固定组件设有上夹具固定螺帽、支座、支柱，支柱的一端与高压釜釜盖连接，支柱的另一端通过支座固定螺母安装支座；上夹具的一端穿过支座，该端通过夹具固定螺母紧固于支座，上夹具的另一端夹持紧凑拉伸试样的一端；下夹具的一端与加载轴连接，下夹具的另一端夹持紧凑拉伸试样的另一端。所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，储水罐的下端有两个进气口，分别连接一个氮气罐和一个氧气罐，储水罐的下端还有一个出液口和一个排液口，储水罐的上部设有加液口和出气口，储水罐的出气口连有排气装置。所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，高压泵前后端分别连接一个过滤器和一个安全阀，背压阀前后端分别连接一个过滤阀和一个流量计。 所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，高压釜下端的高压釜釜盖固定在拉伸试验机立柱上的高压釜固定平台上，高压釜釜盖与此高压釜固定平台用螺栓相连，高压釜釜盖下方有三个调平螺栓，保证高压釜釜盖水平；高压釜的进、出水口设在高压釜釜盖的侧面，高压釜内侧的出水口上连接不锈钢管，不锈钢管伸入高压釜釜体底部，高压釜外侧的进水口连接压力表和爆破阀。所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，拉伸试验机的立柱加长，通过加长的立柱增加高压釜的固定空间，以及高压釜釜盖和高压釜釜体的开合操作空间。所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，高压釜的釜体底部与穿过上固定横梁中心孔位置的单升降吊臂连接，通过单升降吊臂实现升降。所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，还设有水化学控制系统和加载监测系统，水化学控制系统为控制柜，加载监测系统包括前置变形检测探头、同步记录电脑；高温高压循环水控制柜连接高压泵、预热器、高压釜，控制柜分别控制高压泵的开关、预热器的控温、高压釜的控温；拉伸试验机和加载监测系统连接。本技术的有益效果是:1、一种带高温高压循环水的慢拉伸试验装置，该装置设有高温高压循环水系统、慢拉伸加载装置、水化学控制系统、加载监控系统四部分组成。高温高压循环水系统能够提供动态高温高压水环境，慢拉伸加载装置对高压釜内的试样进行不同应变速率的拉伸，水化学控制系统控制高温高压循环水系统水化学参数，加载监控系统用来调控和记录釜内试样的拉伸曲线。本技术直接改造自国产常温慢拉伸试验机，成本低廉、操作简单、稳定安全。2、本技术实现计算机自动控制和数据采集试样拉伸曲线，运行稳定，安全可O3、本技术的高温高压水循环水系统可以控制实验溶液的温度、压力、流速等参数，根据实验要求可以加入特殊离子。4、本技术的高温高压水循环水系统的储水罐经过特殊改进，能较快调节实验溶液中的气体含量。5、本技术的加载轴水冷套采用特殊的压力平衡设计，保证加载轴在拉伸实验过程中不受高压釜内的压力影响，使实验更加精确。6、本技术可以通过调平螺栓调平高压釜釜盖，通过转接组件使载荷的重心在加载轴的延长线上，保证试样只受垂直向下的力。7、本技术可以防止高温部分的水泄漏引起拉伸试验机失效问题。8、本技术原位于低温拉伸试验机的固定横梁中心位置的力传感器被移到下活动横梁上面，用来检测加上立柱间高压釜后作用于试样上的力。9、本技术水化学控制系统可以控制预热器、高压釜中水溶液的温度、压力、溶解氧(D0)等，控制高压泵的启动，并且提供超压保护。加载监控系统主要包括前置变形检测探头、同步记录电脑，可以自动调控和记录试样变形曲线。【附图说明】图1为本技术整个装置结构图。图1中，1、储水罐；2、过滤器；3、高压泵；4、预热器；5、转接组件；6、下横梁活动区；7、高压釜；8、单升降吊臂；9、冷凝器；10、过滤阀；11、背压阀；12、流量计；13、排气装置；14、控制柜；15、高温拉伸组件；16、立柱；17、高压釜固定平台；18、上固定横梁；V1、V2、V3为手动调节阀；S1为安全阀；S2为爆破阀；G1、G2为N2罐和O2罐；A1为拉伸试验机；A2为前置变形检测探头；A3为同步记录电脑。图2为本技术高温拉伸组件的示意图。图2中，15a、上夹具固定螺帽；15b、支座；15c、支柱；15d、紧凑拉伸试样；15e、上夹具；15f、下夹具；15g、高压釜釜盖；15h、水冷套；151、加载轴。图3为本技术转接组件的示意图。图3中，5a、加载轴转接部件；5b是加载轴转接部件5a与万向转接头5c的转接件；5c、万向转接头；5d、防漏接水盘；5e是万向转接头5c与力传感器5f的转接件；5f、力传感器；5g、下活动横梁。图4为实验测得的高温高压循环B+Li水中304不锈钢的慢应变拉伸曲线。【具体实施方式】如图1所示，本技术提供了一种能在高温高压循环水环境下为材料提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，其特征在于：该装置设有高温高压循环水系统、慢拉伸加载装置，其中：高温高压循环水系统包括：储水罐（1）、过滤器（2）、高压泵（3）、预热器（4）、高压釜（7）、冷凝器（9）、过滤阀（10）、背压阀（11）、流量计（12），储水罐（1）的水流循环回路上依次设置过滤器（2）、高压泵（3）、预热器（4）、高压釜（7）、冷凝器（9）、过滤阀（10）、背压阀（11）、流量计（12）；慢拉伸加载装置包括高温拉伸组件（15）、转接组件（5）、拉伸试验机（A1）；高温拉伸组件（15）包括试样夹具固定组件、紧凑拉伸试样（15d）、试样夹具、水冷加载轴，转接组件（5）包括加载轴转接部件（5a）、加载轴转接部件（5a）与万向转接头（5c）的转接件（5b）、万向转接头（5c）、防漏接水盘（5d）、万向转接头（5c）与力传感器（5f）的转接件（5e）、力传感器（5f）；试样夹具固定组件直接固定在高压釜（7）内侧的高压釜釜盖（15g）上，紧凑拉伸试样（15d）固定于夹具：上夹具（15e）和下夹具（15f）之间；下夹具（15f）下方与水冷的加载轴（15i）螺纹连接，加载轴（15i）外部安装水冷套（15h），加载轴（15i）下端与转接组件（5）中的加载轴转接部件（5a）螺纹连接，通过转接组件（5）连接拉伸试验机（A1）的传动装置；转接组件（5）中转接件（5b）下端开内螺纹，转接件（5b）下连万向转接头（5c）；力传感器（5f）设置于下活动横梁（5g）上面，转接组件（5）中转接件（5e）外侧部配合上防漏接水盘（5d）。...

【技术特征摘要】
1.一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，其特征在于:该装置设有高温高压循环水系统、慢拉伸加载装置，其中: 高温高压循环水系统包括:储水罐(I)、过滤器(2)、高压泵(3)、预热器(4)、高压釜(7)、冷凝器(9)、过滤阀(10)、背压阀(11)、流量计(12)，储水罐(I)的水流循环回路上依次设置过滤器(2)、高压泵(3)、预热器(4)、高压釜(7)、冷凝器(9)、过滤阀(10)、背压阀(11)、流量计(12)； 慢拉伸加载装置包括高温拉伸组件(15)、转接组件(5)、拉伸试验机(Al);高温拉伸组件(15)包括试样夹具固定组件、紧凑拉伸试样(15d)、试样夹具、水冷加载轴，转接组件(5)包括加载轴转接部件(5a)、加载轴转接部件(5a)与万向转接头(5c)的转接件(5b)、万向转接头(5c)、防漏接水盘(5d)、万向转接头(5c)与力传感器(5f)的转接件(5e)、力传感器(5f)； 试样夹具固定组件直接固定在高压釜(7)内侧的高压釜釜盖(15g)上，紧凑拉伸试样(15d)固定于夹具:上夹具(15e)和下夹具(15f)之间；下夹具(15f )下方与水冷的加载轴(15i)螺纹连接，加载轴(15i)外部安装水冷套(15h)，加载轴(15i)下端与转接组件(5)中的加载轴转接部件(5a)螺纹连接，通过转接组件(5)连接拉伸试验机(Al)的传动装置； 转接组件(5)中转接件(5b)下端开内螺纹，转接件(5b)下连万向转接头(5c);力传感器(5f)设置于下活动横梁(5g)上面，转接组件(5)中转接件(5e)外侧部配合上防漏接水盘(5d)。2.按照权利要求1所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，其特征在于:试样夹具固定组件设有上夹具固定螺帽(15a)、支座(15b)、支柱(15c)，支柱(15c)的一端与高压爸爸盖(15g)连接,支柱(15c)的另一端通过支座固定螺母安装支座(15b);上夹具(15e)的一端穿过支座(15b),该端通过夹具固定螺母(15a)紧固于支座(15b),上夹具(15e)的另一端夹持紧凑拉伸试样(15d)的一端；下夹具(15f)的一端与加载轴(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘侠和，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：实用新型
国别省市：