一种应力腐蚀开裂速率测试用试样的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，包括试样本体和裂纹载荷加载机构，试样本体上部设有载荷加载槽和疲劳裂纹缺口，疲劳裂纹缺口位于载荷加载槽上方，疲劳裂纹缺口包括由上至下依次设置的预制开裂缺口、疲劳裂纹预制缺口和预制疲劳裂纹，裂纹载荷加载机构设置在载荷加载槽内，裂纹载荷加载机构包括左旋裂纹载荷加载螺杆、右旋裂纹载荷加载螺杆和裂纹载荷加载套筒，裂纹载荷加载套筒左端设有左旋内螺纹，裂纹载荷加载套筒的右端设有右旋内螺纹，左旋裂纹载荷加载螺杆与左旋内螺纹螺纹配合，右旋裂纹载荷加载螺杆与右旋内螺纹螺纹配合。本实用新型结构简单、实现方便且成本低，试验操作方便，试验效率高，实用性强，使用效果好。
【专利说明】
一种应力腐蚀开裂速率测试用试样
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种在高温高压水环境下测试镍基合金和奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂速率的试样，尤其是涉及一种应力腐蚀开裂速率测试用试样。
【背景技术】
[0002]随着社会的不断发展和人类越来越重视环境保护在新时期的战略高度，清洁能源的需求也日益增多。中国作为世界上最大的发展中国家和世界上最大的能源消耗国，我国政府和人民非常重视核能这一清洁能源，并且我国虽为核电行业后来者，但无论是老牌核电强国还是新兴市场，如今都已无法忽略中国所扮演的角色。从亚洲、非洲、拉美、南美乃至欧洲，中国和核电走出去捷报频传。
[0003]目前，核电在发达国家能源中所占比例非常大，而我国作为耗能大国，政府又非常重视发展核能，但从目前的实际情况来看，核能在能源中的占有率还非常小，因此在我国发展核能之路任重道远。众所周知，影响核电发展的最重要的一个因素为核电安全，由于镍基合金和奥氏体不锈钢在高温高压水环境中具有非常好的力学性能和抗高温耐腐蚀性能，所以在核电站的关键结构中大量选用此类材料。焊接作为工业中的裁缝大量运用在核电站蒸汽发生器和核电安全端中，而核电站的高温高压水环境会促使这些关键焊接结构件产生裂纹和缺陷，这些裂纹和缺陷会在应力腐蚀环境的作用下产生开裂现象，这些裂纹在腐蚀和高温高压环境下将随时间不断扩展，最终会导致核电站关键结构和设备断裂或损坏。因此，奥氏体不锈钢和镍基合金材料在高温高压水环境下的应力腐蚀开裂问题是核电结构和设备长期安全服役的关键问题之一。
[0004]为了研究核电高温高压水环境下核电关键材料应力腐蚀开裂，国内外通常采用标准紧凑拉伸试样进行模拟实验。这种实验结合核电材料的服役环境使用速率测定的试验为一个比较新的方向，现有的一些类似技术，一般采用标准紧凑拉伸试样，尺寸较大，需要拉伸试验机进行拉伸加载，材料应力腐蚀开裂速率测试受到试验设备限制，试验设备复杂且费用昂贵，试验效率低。因此，需要开发一种简易的方便加载的小型紧凑拉伸试样，用于测试裂尖应力腐蚀开裂状态，为裂尖应力腐蚀开裂状态测试试验的普及以及核电站关键结构剩余寿命评估提供新途径。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其结构简单、实现方便且成本低，试验操作方便，试验效率高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:包括试样本体和裂纹载荷加载机构，所述试样本体的形状为长方体，所述试样本体的上部设置有载荷加载槽和疲劳裂纹缺口，所述疲劳裂纹缺口位于载荷加载槽的上方，所述疲劳裂纹缺口包括由上至下依次设置的预制开裂缺口、疲劳裂纹预制缺口和预制疲劳裂纹，所述预制开裂缺口与载荷加载槽相通，所述裂纹载荷加载机构设置在载荷加载槽内，所述裂纹载荷加载机构包括左旋裂纹载荷加载螺杆、右旋裂纹载荷加载螺杆和裂纹载荷加载套筒，所述裂纹载荷加载套筒的左端设置有左旋内螺纹，所述裂纹载荷加载套筒的右端设置有右旋内螺纹，所述左旋裂纹载荷加载螺杆与所述左旋内螺纹螺纹配合，所述右旋裂纹载荷加载螺杆与所述右旋内螺纹螺纹配合，所述左旋裂纹载荷加载螺杆的左端和右旋裂纹载荷加载螺杆的右端均顶紧于试样本体上。
[0007]上述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述左旋裂纹载荷加载螺杆的左端与试样本体之间设置有第一绝缘垫片，所述右旋裂纹载荷加载螺杆的右端与试样本体之间设置有第二绝缘垫片。
[0008]上述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述试样本体的左侧上部设置有第一预制疲劳裂纹拉伸孔，所述试样本体的右侧上部设置有第二预制疲劳裂纹拉伸孔，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔和第二预制疲劳裂纹拉伸孔对称设置。
[0009]上述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔和第二预制疲劳裂纹拉伸孔均为圆孔，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔和第二预制疲劳裂纹拉伸孔的半径均为3.125mm，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔和第二预制疲劳裂纹拉伸孔的中心距为19mm。
[0010]上述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述试样本体的长度a为31.25mm，所述试样本体的宽度b为30mm，所述试样本体的高度h为12.5mm。
[0011 ]上述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述疲劳裂纹缺口的长度为16.75mm。
[0012]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0013]1、本实用新型结构简单、设计合理、实现方便且成本低。
[0014]2、本实用新型使用操作简单，采用定力矩扳手给裂纹载荷加载套筒逆时针施力，可实现对试样施加拉应力使试样向两端张开;给裂纹载荷加载套筒顺时针施力，可实现对试样施加压应力使试样向两端靠近，试验过程中通过定力矩扳手达到加载力的测定。
[0015]3、采用本实用新型能够使裂尖应力腐蚀开裂状态的测试更加方便快捷，本实用新型的尺寸小，可以在高温高压环境中进行多个试样的试验，提高了试验效率，节省了时间并可以达到对比效果，能有效提高测试结果的准确性。
[0016]4、本实用新型与现有试样在应力腐蚀状态测试试验中裂尖区域具有相同的结构和应力腐蚀环境特征，因此本实用新型的测试结果可以和现有试样的测试结果进行类比分析;但是本实用新型试样的结构大大简化，操作十分便利。
[0017]5、本实用新型自带裂纹载荷加载机构，在整个试验过程中不需要拉伸试验机等其他大型拉伸设备，而且本实用新型的尺寸小，一次实验中可以进行多个试样的试验，大大节省了试验时间，提高了试验效率。
[0018]6、本实用新型能够为应力腐蚀开裂状态测试试验的普及以及核电站关键结构剩余寿命评估提供新途径，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0019]下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的主视图。
[0021]图2为本实用新型的左视图。
[0022]图3为图1的A处放大图。
[0023]图4为本实用新型去除裂纹载荷加载套筒后的结构示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]I一试样本体;2-1一左旋裂纹载荷加载螺杆；
[0026]2-2—右旋裂纹载荷加载螺杆；2-3—裂纹载荷加载套筒；
[0027]3-丨一预制开裂缺口； 3-2—疲劳裂纹预制缺口； 3-3—预制疲劳裂纹；
[0028]4 一第一预制疲劳裂纹拉伸孔;5—第二预制疲劳裂纹拉伸孔；
[0029]6—载荷加载槽;7—第一绝缘垫片;8—第二绝缘垫片。
【具体实施方式】
[0030]如图1至图4所示，本实用新型包括试样本体I和裂纹载荷加载机构，所述试样本体I的形状为长方体，所述试样本体I的上部设置有载荷加载槽6和疲劳裂纹缺口，所述疲劳裂纹缺口位于载荷加载槽6的上方，所述疲劳裂纹缺口包括由上至下依次设置的预制开裂缺口 3-1、疲劳裂纹预制缺口 3-2和预制疲劳裂纹3-3，所述预制开裂缺口 3-1与载荷加载槽6相通，所述裂纹载荷加载机构设置在载荷加载槽6内，所述裂纹载荷加载机构包括左旋裂纹载荷加载螺杆2-1、右旋裂纹载荷加载螺杆2-2和裂纹载荷加载套筒2-3，所述裂纹载荷加载套筒2-3的左端设置有左旋内螺纹，所述裂纹载荷加载套筒2-3的右端设置有右旋内螺纹，所述左旋裂纹载荷加载螺杆2-1与所述左旋内螺纹螺纹配合，所述右旋裂纹载荷加载螺杆2-2与所述右旋内螺纹螺纹配合，所述左旋裂纹载荷加载螺杆2-1的左端和右旋裂纹载荷加载螺杆2-2的右端均顶紧于试样本体I上。
[0031]如图1、图3和图4所示，所述左旋裂纹载荷加载螺杆2-1的左端与试样本体I之间设置有第一绝缘垫片7，所述右旋裂纹载荷加载螺杆2-2的右端与试样本体I之间设置有第二绝缘垫片8;第一绝缘垫片7和第二绝缘垫片8有效的杜绝了在使用直流电位降裂纹测深仪测试过程中，电流在裂纹张开位移载荷加载装置与测试样本体之间传导，有效地提高了测试结果的有效性和准确性。
[0032]如图1和图4所示，所述试样本体I的左侧上部设置有第一预制疲劳裂纹拉伸孔4，所述试样本体I的右侧上部设置有第二预制疲劳裂纹拉伸孔5，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔4和第二预制疲劳裂纹拉伸孔5对称设置。
[0033]本实施例中，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔4和第二预制疲劳裂纹拉伸孔5均为圆孔，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔4和第二预制疲劳裂纹拉伸孔5的半径均为3.125mm，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔4和第二预制疲劳裂纹拉伸孔5的中心距为19mm。
[0034]本实施例中，所述试样本体I的长度a为31.25mm，所述试样本体I的宽度b为30mm，所述试样本体I的高度h为12.5mm。
[0035]本实施例中，所述疲劳裂纹缺口的长度为16.75mm。
[0036]本实用新型的工作原理为:使用时，将裂纹载荷加载机构组装好后放置在载荷加载槽6内，并使得左旋裂纹载荷加载螺杆2-1的左端和右旋裂纹载荷加载螺杆2-2的右端均顶紧于试样本体I上。采用定力矩扳手给裂纹载荷加载套筒2-3逆时针施力，可实现对试样施加拉应力使试样向两端张开;给裂纹载荷加载套筒2-3顺时针施力，可实现对试样施加压应力使试样向两端靠近，试验过程中通过定力矩扳手达到加载力的测定。采用本实用新型能够使裂尖应力腐蚀开裂状态的测试更加方便快捷，本实用新型的尺寸小，可以在高温高压环境中进行多个试样的试验，提高了试验效率，节省了时间并可以达到对比效果，能有效提高测试结果的准确性。
[0037]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:包括试样本体(I)和裂纹载荷加载机构，所述试样本体(I)的形状为长方体，所述试样本体(I)的上部设置有载荷加载槽(6)和疲劳裂纹缺口，所述疲劳裂纹缺口位于载荷加载槽(6)的上方，所述疲劳裂纹缺口包括由上至下依次设置的预制开裂缺口(3-1)、疲劳裂纹预制缺口(3-2)和预制疲劳裂纹(3-3)，所述预制开裂缺口(3-1)与载荷加载槽(6)相通，所述裂纹载荷加载机构设置在载荷加载槽(6)内，所述裂纹载荷加载机构包括左旋裂纹载荷加载螺杆(2-1)、右旋裂纹载荷加载螺杆(2-2)和裂纹载荷加载套筒(2-3)，所述裂纹载荷加载套筒(2-3)的左端设置有左旋内螺纹，所述裂纹载荷加载套筒(2-3)的右端设置有右旋内螺纹，所述左旋裂纹载荷加载螺杆(2-1)与所述左旋内螺纹螺纹配合，所述右旋裂纹载荷加载螺杆(2-2)与所述右旋内螺纹螺纹配合，所述左旋裂纹载荷加载螺杆(2-1)的左端和右旋裂纹载荷加载螺杆(2-2)的右端均顶紧于试样本体(I)上;所述左旋裂纹载荷加载螺杆(2-1)的左端与试样本体(I)之间设置有第一绝缘垫片(7)，所述右旋裂纹载荷加载螺杆(2-2)的右端与试样本体(I)之间设置有第二绝缘垫片(8)。2.按照权利要求1所述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述试样本体(I)的左侧上部设置有第一预制疲劳裂纹拉伸孔(4)，所述试样本体(I)的右侧上部设置有第二预制疲劳裂纹拉伸孔(5)，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔(4)和第二预制疲劳裂纹拉伸孔(5)对称设置。3.按照权利要求2所述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔(4)和第二预制疲劳裂纹拉伸孔(5)均为圆孔，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔(4)和第二预制疲劳裂纹拉伸孔(5)的半径均为3.125mm，所述第一预制疲劳裂纹拉伸孔(4)和第二预制疲劳裂纹拉伸孔(5)的中心距为19mm。4.按照权利要求1所述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述试样本体(I)的长度a为31.25mm，所述试样本体(I)的宽度b为30mm，所述试样本体(I)的高度h为12.5mmο5.按照权利要求1所述的一种应力腐蚀开裂速率测试用试样，其特征在于:所述疲劳裂纹缺口的长度为16.75mm。
【文档编号】G01N3/02GK205426641SQ201520999150
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月6日
【发明人】薛河, 孙剑伟, 张昭, 王耀宇, 杨帆, 高富国, 李 根
【申请人】西安科技大学