一种金属材料等应变幅动态氢脆性能试验装置及方法与流程

文档序号:15460600发布日期:2018-09-18 18:02阅读:485来源:国知局

本发明涉及材料测试技术领域,具体涉及一种金属材料等应变幅动态氢脆性能试验装置及方法。



背景技术:

氢脆现象是材料-环境-应力相互作用而发生的一种环境脆化,是氢致材质恶化的一种形态。其产生的延迟断裂是妨碍机械制造用钢高强度化的一个主要因素,高强度螺栓钢的延迟断裂便是一个十分典型的事例。如20世纪80年代初期,美国通用汽车公司由于安装在轿车底部控制架上的两个12.9级螺栓发生了延迟断裂,前后发生了27次交通事故,最终在640万辆轿车上更换了这两种螺栓。汽车工业的迅猛发展和汽车轻量化的持续推进加速了超高强度汽车用钢的研发和应用,汽车用钢的强度不断提高。然而,随着钢的强度不断提高,其氢脆敏感性也随之增大。因此,能有效评定材料的氢脆性能的方法越来越受到各国关注。

《高强度钢耐延迟断裂性能的评价方法》指出由于实用目的不同,不同的研究者提出了各种各样的加速型试验方法,这些方法大体上可分为以下几类:1)恒载荷和恒应变(拉伸、弯曲)试验,得到延迟断裂临界应力(门槛值或一定时间下的断裂应力)或断裂时间;2)低应变速率(拉伸)试验(SSRT),得到断裂应力和塑性参量;3)断裂力学试验,用预制疲劳裂纹的试样得到临界应力场强度因子K th或K ISCC及裂纹扩展速率da/dt等断裂力学参量;4)发生断裂的临界氢含量等。从应力加载方式来看,可分为恒应变(恒位移)、恒载荷和慢应变速率试验三种。受力方式以弯曲应力和拉伸应力为主;《高强度钢耐延迟断裂性能的评价方法》出自:理化检验-物理分册,惠卫军、董瀚、翁宇庆,Vol.37,No.6,231-235.

一种电镀金属紧固件及其电镀工艺和氢脆的检测方法(CN200610124172.5),在金属基体表面依次设有铜镀层、镍镀层和锌镀层;其电镀工艺依次为电镀铜、电镀镍和电镀锌工艺步骤;其氢脆的检测方法包括以下工艺步骤:将金属紧固件套入弹垫,并以金属紧固件扭力标准的2/3的扭矩旋入铁板孔内,直至拧紧。测试时螺丝必须在冰箱里零下5℃的温度放置24小时后取出恢复至常温,再把铁板依竖立方式约一米高度自由下落,没有断头就表示氢脆合格,有断头就是氢脆不合格。本发明电镀金属紧固件和电镀工艺具有不产生氢脆的优点;本发明的氢脆的检测方法能简单有效的检测在电镀过程中是否产生氢脆。

一种用于应力场中氢扩散测量的加载装置及加载方式(CN200910219680.5)采用加载框架和加载条施加载荷1和/或采用轴向加载台施加载荷2,配合氢渗透双电解池,可实现在一定范围内任意改变薄膜内氢渗透方向上的力学场,即应力场大小、方向及其梯度,从而改变氢扩散的条件,模拟实际材料中氢的扩散条件,广泛应用于测量指定应力场中金属氢通量、氢扩散系数,对石油天然气钻采、输运设备、加氢反应器装置、油气输送设备、海洋固定结构、海底管线等使用的钢铁材料和钛合金等进行氢腐蚀、氢渗透以及氢脆敏感性的检测提供了一种先进的技术手段。

低温环境下材料氢脆敏感性测量装置(CN200910234271.2)由实验台基座、实验箱、加力轴、试样夹持部件、充氢连接部件和温度测量与调节装置组成;其中试样夹持部件由加载夹具A、加载夹具B和固定夹具组成;试样夹持部件安装于实验箱内;加力轴从上面穿过实验箱中央,加力轴下部通过试样夹持部件与试样上部同轴连接,充氢连接部件从下面穿过实验箱中央,充氢连接部件上部与试样下部通过螺纹同轴连接;温度测量与调节装置置于实验箱内。该装置用于测量高压充氢环境下的材料的力学性能的变化,但并不使用高压腔,腔内只提供一个低温环境,因此实验过程极其安全,解决了以往充氢实验所用高压腔而带来的安全隐患问题。

一种材料氢脆的显微硬度表征方法(CN201110323701.5),该方法包括材料预处理和显微硬度法,采用显微硬度法分别测量未进行阴极保护的试样和在不同阴极保护电位下持续保护24小时后的试样的显微硬度,然后经过对比发现,试样在过保护条件下发生氢脆后表面显微硬度有明显变化。本发明的技术方案克服现有技术的不足,提供一种材料氢脆的显微硬度表征方法,该方法实验过程简单,实验操作安全,实验成本低,所得结果能较好地表征材料硬度的变化。

一种快速检测电镀氢脆的方法(CN201010528851.5),该方法包括以下步骤:1)获取合格金属氢脆试棒中氢元素含量范围;2)测定待测金属试棒镀层中的氢元素含量;3)将步骤2)测定得到的氢元素含量与步骤1)中获取的氢元素含量范围进行比较,若步骤2)中得到的氢元素含量在步骤1)中氢元素含量范围内,则待测金属试棒镀层中的氢元素含量合格。本发明提供了一种高准确性、高检验速度、误差小的检测电镀氢脆的方法。

高压氢脆结构试验装置及试验方法(CN201410401253.X)本试验装置包括压缩空气系统、氢气管路系统以及数据采集与控制系统,本发明以压缩空气作为驱动气源驱动气体增压器,氢气被气体增压器加压后通过管路分别输送至试验容器或夹持装置,达到预定的试验压力后进行耐压试验,或者不断升压直至试样爆破实现爆破试验并测定其爆破压力。本发明既可以通过圆盘试验完成对金属材料的抗氢脆性能试验,也可以通过实物或模拟容器完成高压临氢环境下结构件的氢脆损伤试验;本发明可实现最高压力为80MPa的高压临氢试验环境,并且能够实现试验压力、保压时间等试验关键参数调节与控制单元操作,特别是升压速率的大范围调整与稳定控制,能够完全满足氢脆相关试验的要求。

一种现场原位测氢的装置及其测量方法(CN201410586430.6)该装置由电源、参比电极、辅助电极、固体电解质和电流计组成。使用时先将电源、参比电极、辅助电极、固体电解质和电流计组按装置示意图装好,安装在待测管道上。开启电源后,待电流计读数稳定记下读数即可。将电流计的读数带入测量方法中所提供的公式即可得到管道壁中氢的浓度,从而判断其发生氢致断裂的可能。本装置可移动方便携带的,这样就使现场原位测氢变成可能;采用的是直接用于完整的油气管道,不需要破坏管道,故对于生产实践具有极大的意义;装置简单、易于制造、操作简便,适合在石油天然气工业中运用;对油气工业发展生产设施氢脆开裂危险性监测技术和管道寿命预测有启发意义。

一种材料抗氢脆性能检测试验装置(CN201410667300.5)包括有试样夹持装置,试样夹持装置分别与抽真空系统和气体增压系统;气体增压系统与空压机相连;气体增压系统的管道上设有压力传感器;压力传感器与数据采集器相连;将加工好的试样放置于试样夹持装置处,用螺栓紧固;用抽真空系统将试样底部储气室及整个管路进行抽真空处理,使用压力传感器及秒表对升压速率进行控制,尽可能保证升压速率平稳,通过数据采集器记录试样爆破瞬间压力,并记下消耗时间;具有实验装置结构简单、实验检测结果稳定、检测难度低的特点。

一种检测高强度钢表面处理工艺氢脆敏感性的装置及方法(CN201410783933.2)其中的装置包括高强度钢充氢试样、以15%—18%浓度的盐酸为电解液的电解液槽、不锈钢电极和可调节电压和时间的直流电源;其中的方法利用充氢装置、通过模拟高强度钢常用表面处理工艺,向高强度钢充氢试样充氢,充氢完毕后,清洗高强度钢充氢试样并对其进行慢拉伸测试抗拉强度、最大力,然后对其进行断口扫描形貌分析,最后根据分析结果评价高强度钢对表面处理工艺的氢脆敏感性。可以判断出高强度钢在何种表面处理工艺易产生氢脆,确定了何种表面处理工艺不能用于此种高强度钢、或慎用于此种高强度钢,为高强度钢表面处理工艺提供指导。

一种快开式可控温的高压氢气环境的材料试验装置(CN201410728625.X)旨在提供一种快开式可控温的高压氢气环境的材料试验装置。该装置包括呈倒置桶状的环境箱体,只在底部设开口端;与该开口端相对地设有环境箱密封座;环境箱密封座的中心处设置贯穿的通孔,加载杆通过通孔伸入至环境箱体内部;环境箱体的开口端和环境箱密封座的外缘均具有水平向外延伸的等距间隔布置的啮合齿;该装置还包括一个环状的齿啮式卡箍,其内侧设有等距间隔布置的啮合齿,且与环境箱体开口端和环境箱密封座的外缘的啮合齿相互配合,实现啮合卡接。本发明通过在环境箱体设置控温夹套,控制环境箱内高压气体的温度,使能够测试温度对材料抗氢脆性能的影响;采用齿啮式卡箍快开结构,装拆快速方便。

慢应变速率条件下的应力腐蚀和测氢电化学原位测量装置(CN201510579378.6)其包括电化学工作站、辅助电极、工作电极、参比电极、拉伸试样、慢应变拉伸机、计算机、隔离变压器、腐蚀装置和测氢装置。本发明效果:可在慢应变速率条件下通过更换腐蚀电解池分别对应力腐蚀和氢渗透进行电化学原位测试,具有试样尺寸可调、原位电化学测量、载荷-位移读数准确、结构简单、使用方便灵活、操作简单等特点。本装置能同时实现拉应力、腐蚀性液体、腐蚀性气体和温度的原位电化学行为检测,可广泛用于研究应变速率、拉应力、腐蚀介质种类和浓度、pH值、温度、腐蚀气体分压及浓度、“氢脆”对金属材料腐蚀的影响,并可通过电化学数据分析材料的损伤演变规律。

一种常温高压氢环境下材料氢脆试验方法(CN201610272642.6)试验气体的升压速率保持在0.01MPa/min~100MPa/min范围内,该试验方法的步骤如下:A.建立爆破压力差值Δp与氢环境差值Δpt间的定量关系,得到公式1,为Δp=P0k-P0t=f(Δpt);B.测定升压方式一的实际爆破压力P1k和爆破时间T1k;C.测定升压方式二的实际爆破压力P2k和爆破时间T2k;D.分别将升压方式一、升压方式二的氢环境差值(Δpt)1、(Δpt)2代入公式1中,计算理想爆破压力P01、P02。说明试样的爆破压力主要受氢环境差值影响,而其它试验误差对试样的爆破压力影响较小,升压速率为r时的爆破压力为本发明将脉冲升压方式下的实际爆破压力转化为理想升压速率下的理想爆破压力,提高试验的精确性,为实际应用中高压氢系统的正确选材提供指导意义。

海洋环境中阴极保护下的钢材氢脆试验装置及试验方法(CN201510096077.8)本发明涉及一种海洋环境中阴极保护下的钢材氢脆试验装置及试验方法,包括介质槽、恒电位仪、试样、参比电极、辅助电极、加热器、温度测量与调节装置、热电偶、拉伸应力加载装置,通过在介质槽中加入所需介质,模拟钢材实际使用的海洋环境;通过拉伸应力加载装置,能够模拟钢材在实际服役过程中所受的拉力;通过恒电位仪,能够模拟钢材在实际服役过程中的充氢情况;通过温度测量和调节装置可以模拟钢材在不同温度下的氢脆性能测试;操作简单,使用方便。

一种高温高压氢环境下的拉伸应力试验机(CN201610566188.5)包括安全室、拉伸机、高温高压釜系统和供排气系统;安全室包括开设有进气口、排气口的密闭的安全隔离室,二氧化碳气瓶组与安全隔离室的进气口相连接;高温高压釜系统设置于安全隔离室内,其包括置于加热炉内的高温高压釜,高温高压釜上开设有拉伸杆进口、氮气进气口、氢气进气口和排气口;供排气系统包括氮气进气管路、氢气进气管路、排气管路和安全管路。本发明通过设置安全隔离室、阻火器以及采用高温热启停试验流程,防止高温氢气泄漏与空气接触,并避免釜体材料在220℃以下常低温区间发生严重氢脆的可能性,从而达到测试准确、试验安全、操作方便、设备服役寿命长的目的。

一种测量变预应力条件下金属试样抗氢脆性能的试验装置(CN201610654202.7)本发明涉及材料学与电化学领域,特指一种测量变预应力条件下金属试样抗氢脆性能的试验装置,包括有试样夹持装置、机械加载系统、电机控制系统、应力传感器、温控系统和驱气系统;实现测量不同应力变化速率条件对试样抗氢脆性能影响的试验,并采用串联电路电化学充氢减少多试样试验周期,提高试验效率,温控系统和驱气系统的引入维持介质的稳定性,提高了氢脆试验的精度。

一种原位测氢装置及其测量方法(CN201610908860.4)该装置包括一个作为电源的CH-1型恒电位仪,该电源的电压为10-1数量级,该电源上的四个接头分别通过导线对应连接钢制测试样品、对电极、参比电极、单片机,其中,对电极、参比电极浸在装有测试容器内的测试溶液中,测试溶液为NaOH溶液,溶液浓度为0.2mol/L,测试容器放置在钢制测试样品上,所述单片机为CQY-I型单片机,该单片机包括电源接头、控制面板和数据面板。本装置可移动,适用于实验室外进行现场测氢,且对测试样品的形状和尺寸无严格要求,存在一块可进行测试的平面即可。不需要破坏样品,且测试时间较短,可实现无损、快速测氢。对批次性成品钢制构件的潜在氢脆危害性评价存在重要意义。

一种金属氢脆敏感性试验系统(CN201710078035.0)包括独立加载单元、设置于所述独立加载单元框架内的不锈钢水槽、设置于所述独立加载单元侧面的集中加热冲液站、设置于所述集中加热冲液站侧面的电气控制柜、设置于所述电气控制柜侧面的集中回收站,所述不锈钢水槽为槽体状,不锈钢水槽内部设置有恒温环境箱,恒温环境箱上端设置有第一温度传感器,所述恒温环境箱内部穿设有圆棒试样,在所述圆棒试样与恒温环境箱的侧壁连接处设置有用于密封的螺纹压紧密封件,在所述圆棒试样与不锈钢水槽的侧壁连接处设置有用于密封的螺纹压紧密封件,所述圆棒试样的两端端部位置还设置有锚具夹片。

综上所述,所查到与本项目研究内容相关文献18篇,试验方法均为静态、准静态氢脆试验方法,通过与本

技术实现要素:
对比分析,未见到全部技术内容相同的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是,针对现有技术存在的上述缺陷,提供了一种金属材料等应变幅动态氢脆性能试验装置及方法,能更真实的反映材料在动态载荷下的氢脆性能,打破原有的二维评价体系,建立了涵盖等应变幅动态载荷、在线冲氢电流、循环寿命在内的三维评价体系,能更加准确的检测材料的氢脆性能。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:

一种金属材料等应变幅动态氢脆性能试验装置,包括夹具、介质槽、引伸计、动态做功器、电化学工作站和控制器,夹具包括分别设置于介质槽两侧第一夹具体和第二夹具体,第一夹具体和第二夹具体的夹头端均伸入介质槽内,介质槽内设有冲氢介质,第一夹具体和第二夹具体用于从两侧夹持试样,试样浸入冲氢介质中,冲氢介质内设有参比电极和辅助电极,参比电极、辅助电极和试样分别与电化学工作站连接,第一夹具体与动态做功器连接,第二夹具体固定设置,引伸计与试样表面连接,引伸计和动态做功器分别与控制器连接。

按照上述技术方案,引伸计外套装有外封装体,引伸计连接有卡爪,通过卡爪与试样连接。

按照上述技术方案,卡爪与外封装体的交接出设有软性材料,卡爪的材料为陶瓷绝缘耐腐蚀材料。

按照上述技术方案,引伸计与控制器之间连接有信号采集器。

按照上述技术方案,第一夹具体与介质槽之间套设有密封环,密封环与左夹具体之间设有组合动态密封件。

按照上述技术方案,组合动态密封件包括依次设置的YX型密封圈和O型密封圈。

按照上述技术方案,电化学工作站连接有电源,电化学工作站与电源之间连接隔离变压器。

按照上述技术方案,试样为棒状或板状,包括工作部分,工作部分的两端均连接有夹持端,工作部分的长度大于两倍的工作部分的直径或厚度,工作部分与夹持端之间连接有过渡弧,过渡弧的半径大于工作部分两倍的直径或厚度,夹持端的直径或宽度大于工作部分两倍的直径或厚度。

按照上述技术方案,试样与第一夹具体和第二夹具体之间均设有绝缘材料层,绝缘材料层保障在冲氢通电状态下,试样与夹具隔离,起到保护夹具与试验机的目的。

一种采用以上所述的动态氢脆性能试验装置的试验方法,包括以下步骤:

1)将试样安装于夹具上;

2)将参比电极和辅助电极插入介质槽中,并将参比电极、辅助电极和试样通过导线与电化学工作站连接,将引伸计与试样连接;

3)将第一夹具体与介质槽之间安装组合动态密封件和密封环,保证第一夹具体随动态做功器往复运动时不渗漏;

4)将冲氢介质注入介质槽,使冲氢介质的液面要高于试样的工作部分,并低于引伸计的外封装;

5)通过电化学工作站和控制器设定冲氢电流强度I和动态应变ε,开启冲氢电流,开启动态试验机;控制器通过引伸计实时检测试样上的应变,并将应变信号发送给试验机控制器,控制器通过计算输入和输出之间关系进行应变闭环反馈控制,控制动态做功器的应变给予量,使试样的总应变值为恒值,记录试验过程中的应力应变值,及动态做功器的往复循环次数,直到试样断裂或试样不断裂但动态做功器的往复循环次数达到106次;

6)试验结束后,关停冲氢电流,取出引伸计,排除电解介质,松开夹具,取出试样;

7)开始下一个试样的试验,重复步骤1)~6),直至至少完成36件试样的试验,36个试样的试验中至少有4种以上不同的应变层级试验,完成3种以上不同冲氢电流强度层级试验,在每个应变层级和冲氢电流强度层级,至少完成3件试样,直到完成所有试样试验。

本发明具有以下有益效果:

1.本发明提出的一种金属材料等应变幅动态氢脆性能试验装置及方法,能更真实的反映材料在动态载荷下的氢脆性能,打破原有的二维评价体系,建立了涵盖等应变幅动态载荷、在线冲氢电流、循环寿命在内的三维评价体系,能更加准确的检测材料的氢脆性能。

2.引伸计卡爪采用陶瓷等绝缘耐腐蚀材料制成,避免了被冲氢介质腐蚀。另外,引伸计外部设有外封装体,由于引伸计内部芯片精度要求高,因此其与卡爪交接部分设有软性材料进一步起到防腐蚀渗透的作用。

附图说明

图1是本发明实施例中金属材料等应变幅动态氢脆性能试验装置的结构示意图;

图2是本发明实施例中引伸计的结构示意图;

图3是本发明实施例中应力应变迟滞回线;

图4是本发明实施例中动态氢脆性能试验装置在试样试验过程中冲氢电流强度-寿命的线条图;

图5是本发明实施例中动态氢脆性能试验装置在试样试验过程中应变-寿命的线条图;

图中,1-试样,2-绝缘材料层,3-左夹具体,4-右夹具体,5-引伸计,6-外封装体,7-参比电极,8-辅助电极,9-动态做功器,10-立柱,11-基座,12-介质槽,13-冲氢介质,14-信号采集器,15-控制器,16-电化学工作站,17-隔离变压器,18-电源,19-软性材料,20-卡爪,21-密封环,22-组合动态密封件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1~图5所示,本发明提供的一个实施例中的金属材料等应变幅动态氢脆性能试验装置,包括夹具、介质槽12、引伸计5、动态做功器9、电化学工作站16和控制器15,夹具包括分别设置于介质槽12两侧的第一夹具体和第二夹具体,第一夹具体和第二夹具体的夹头端均伸入介质槽12内,介质槽12内设有冲氢介质13,第一夹具体和第二夹具体用于从两侧夹持试样1,试样1浸入冲氢介质13中,冲氢介质13内设有参比电极7和辅助电极8,参比电极7、辅助电极8和试样1分别与电化学工作站16连接,第一夹具体与动态做功器9连接,第二夹具体固设于基座11上,引伸计5与试样1表面连接,引伸计5和动态做功器9分别与控制器15连接。

进一步地,第一夹具体为左夹具体3,第二夹具体为右夹具体4。

进一步地,第二夹具体与基座11之间连接有立柱10,第二夹具体与介质槽12刚性连接。

进一步地,引伸计5外套装有外封装体6,引伸计5连接有卡爪20,通过卡爪20与试样1连接。

进一步地,卡爪20与外封装体6的交接出设有软性材料19,起到防腐蚀渗透的作用,卡爪20的材料为陶瓷绝缘耐腐蚀材料,避免被冲氢介质13腐蚀。

进一步地,引伸计5与控制器15之间连接有信号采集器14。

进一步地,第一夹具体与介质槽12之间套设有密封环21,密封环21与左夹具体3之间设有组合动态密封件22;保证左夹具体3在动态做功器9的作用下往复运动时不渗漏,密封环21与介质槽12刚性连接。

进一步地,组合动态密封件22包括依次设置的YX型密封圈和O型密封圈。

进一步地,电化学工作站16连接有电源18,电化学工作站16与电源18之间连接隔离变压器17;参比电极7、辅助电极8和试样1分别通过导线与电化学工作站16连接。

进一步地,试样1为棒状或板状,包括工作部分,工作部分的两端均连接有夹持端,工作部分的长度大于两倍的工作部分的直径或厚度,工作部分与夹持端之间连接有过渡弧,过渡弧的半径大于工作部分两倍的直径或厚度,夹持端的直径或宽度大于工作部分两倍的直径或厚度。

进一步地,工作部分的上表面和下表面相互平行,试样1的平行度、同轴度和垂直度小于试样1工作部分的直径或厚度的5‰。

进一步地,试样1与第一夹具体和第二夹具体之间设有绝缘材料层2,绝缘材料层2保障在冲氢通电状态下,试样1与夹具隔离,起到保护夹具与试验机的目的。

进一步地,冲氢介质13的液面要高于试样1的工作部分(即试样1的中间平行段部分),并低于引伸计5的外封装体6。

一种采用以上所述的动态氢脆性能试验装置的试验方法,包括以下步骤:

1)将试样1安装于夹具上;

2)将参比电极7和辅助电极8插入介质槽12中,并将参比电极7、辅助电极8和试样1通过导线与电化学工作站16连接,将电化学工作站16通过隔离变压器17与电源18连接,将引伸计5与试样1连接;

3)将第一夹具体与介质槽12之间安装组合动态密封件和密封环21,保证第一夹具体随动态做功器9往复运动时不渗漏;

4)将冲氢介质13注入介质槽12,使冲氢介质13的液面要高于试样1的工作部分,并低于引伸计5的外封装体6;

5)通过电化学工作站16和控制器15设定冲氢电流强度I和动态应变ε,设定限位及限载何保护,开启冲氢电流,开启动态试验机;试验时应力应变关系如图3所示,控制器15通过引伸计5实时检测试样1上的应变,并将应变信号发送给试验机控制器15,控制器15通过计算输入和输出之间关系进行应变闭环反馈控制,控制动态做功器9的应变给予量,使试样1的总应变值为恒值,记录试验过程中的应力应变值,及动态做功器9的往复循环次数,直到试样1断裂或试样1不断裂但动态做功器9的往复循环次数达到106次;

6)试验结束后,关停冲氢电流,取出引伸计5,排除电解介质,松开夹具,取出试样1;

7)开始下一个试样1的试验,重复步骤1)~6),直至至少完成36件试样1的试验,36个试样1的试验中至少有4种以上不同的应变层级试验,完成3种以上不同冲氢电流强度层级试验,在每个应变层级和冲氢电流强度层级,至少完成3件试样1,直到完成所有试样1试验。

进一步地,在所述步骤7)之后,将各试样1在不同参数下完成的试验数据与对应寿命的数据进行对比,得出试样1材料的动态氢脆性能;数据对比可进行列表对比或作出参数的线条图对比。

进一步地,所述的步骤1)前,对试样1进行加工,使其满足试样1试验的规定要求;所述步骤1)中,试样1试验的规定要求为:棒状或板状试样1,要求中间平行工作部分长度大于两倍的直径或厚度,从试样1平行工作部分到夹持端的过渡弧半径大于两倍的直径或厚度,夹持端的直径或宽度大于两倍平行工作部分的直径或厚度,试样1的平行度、同轴度、垂直度要小于试样1工作段直径或厚度的5‰。对于试样1,要求表面平均粗糙度小于0.2μm,在20倍低倍放大情况下不能有明显划痕。

进一步地,所述的步骤1)中,将试样1安装于夹具上的具体过程包括:检查第一夹具体和第二夹具体的同轴度,调整动态做功器9带动第一夹具体3至合适位置,使得第一夹具体和第二夹具体能够有效夹持试样1,在试样1上下两端安装绝缘材料层2;其保障在冲氢通电状态下,试样1与夹具隔离,起到保护夹具与试验机的目的,利用左右夹具夹紧试样1。

进一步地,所述的步骤2)中,引伸计5与试样1连接的具体过程为:将引伸计5的卡爪20垂直接触试样1的中部工作部分的表面,以机械方式(如橡皮筋缠绕)或电动控制方式(如力传感器)使得卡爪20与试样1表面之间有一定压力接触,以保障动态动作时不脱落。

进一步地,所述的步骤5)中,动态做功器9的控制参量应变的波形在整个试验过程中保持不变,动态做功器9的运动频率,即试验频率在0.01HZ~5Hz之间;对于试样1,要求表面平均粗糙度小于0.2μm,在20倍低倍放大情况下不能有明显划痕。

进一步地,控制参量应变的波形为三角波。

进一步地,在步骤4)和步骤5)之间还包括预测量试验,在试样1进入介质并装夹好后,在开启冲氢电流前,应进行预测量试验,预测量试验具体过程包括在试样1的材料弹性范围内对试样1进行3~5次反复施加循环力,测量试样1的弹性模量,试样1的弹性模量测量结果与理论值的偏离应小于±5%,并确认所述的动态氢脆性能试验装置应变工作的正确性。

本发明的一个实施例中,试验过程中,应力与应变的关系如图3所示,成迟滞回线状。其中σmax,σmin分别为最大应力和最小应力。Δσ为总应力幅值,Δεe,Δεp分别为弹性应变和塑性应变,其和值为总应变Δεt。对于某一次试验,控制其总应变值为恒值,进行试验,记录试验过程中的应力应变值,及循环次数,直到试样1断裂或达到106次不断裂。

对于等应变幅动态氢脆性能评价,要求至少完成4个以上应变层级试验,每个应变层级至少完成3件试样1,覆盖3个寿命数量级。要求完成3个以上不同冲氢电流强度层级试验。因此,总试样1数至少为3*4*3=36件。

设试验中的I个应变层级的应变控制目标值分别为ε1,ε2,ε3,……εI,J个不同冲氢电流层级分别为I1,I2,……IJ。对应试样1断裂时的寿命次数为Nijk,i=1~I,j=1~J,k=1~K,I≥4,J≥3。k代表每个相同应变与冲氢电流条件下不同试样1的序号,一般至少完成3件以上,即K≥3。对应关系列表如下:

然后对(εi,Nijk)以及(Ij,Nijk)取对数后,分别进行最小二乘法拟合。结果如图4和图5所示,即冲氢电流强度-寿命图与应变-寿命图,此两图为评价材料等应变幅动态氢脆性能的重要依据。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等效变化,仍属本发明的保护范围。

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