管材结构蠕变性能试验方法及引伸杆装置与流程

1.本发明涉及蠕变测试技术领域，尤其涉及管材结构蠕变性能试验方法及引伸杆装置。


背景技术：

2.蠕变试验是测定金属材料在长时间的恒温和恒应力作用下，发生缓慢的塑性变形现象的一种材料机械性能试验，温度越高或应力越大，蠕变现象越显著。部分航空航天及电力装备中存在大量管状结构，壁厚较薄，而金属管材在高温和应力作用下会产生蠕变损伤，出现蠕变变形，因此需要蠕变试验对传热管结构的蠕变性能进行测试，以此为研发设计提供数据支撑。
3.但是对于管材结构，由于内外壁比较平滑，无法固定夹持结构以传导蠕变变形。采用焊接等方式固定卡位结构又会对管状本身的组织性能造成影响，进而无法获得真实有效的蠕变试验结果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供管材结构蠕变性能试验方法及引伸杆装置，以解决现有技术中无法开展或者无法精确测量管材结构蠕变性能的问题。
5.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一方面，本发明提供一种管材结构蠕变性能试验方法，该管材结构蠕变性能试验方法包括如下步骤：
7.选用与待测管状试样内径相同的原始管材，对上述原始管材的中间段的外部进行减薄以形成试样标距段，且上述试样标距段的壁厚等于上述待测管状试样的壁厚；
8.对上述原始管材的两个端部进行加工以形成两个夹持段；
9.分别对上述试样标距段与两个上述夹持段之间的上述原始管材进行加工以形成两个凸起部；
10.根据两个上述凸起部分别加工出第一卡环和第二卡环，并使上述第一卡环和上述第二卡环设于引伸杆装置上；
11.将两个上述凸起部分别贴合设于上述第一卡环和上述第二卡环内，牵引上述夹持段，并通过上述引伸杆装置对上述试样标距段进行蠕变试验。
12.作为上述管材结构蠕变性能试验方法的一种可选方案，上述对上述原始管材的中间段的外部进行减薄以形成试样标距段，包括：使用车削及打磨机械加工设备对上述原始管材的中间段进行加工以形成试样标距段。
13.作为上述管材结构蠕变性能试验方法的一种可选方案，上述试样标距段的长度等于上述待测管状试样的长度。
14.作为上述管材结构蠕变性能试验方法的一种可选方案，上述夹持段为外螺纹段，且两个上述夹持段的螺纹内径大于上述试样标距段的外径。
15.作为上述管材结构蠕变性能试验方法的一种可选方案，上述分别对上述试样标距段与两个上述夹持段之间的上述原始管材进行加工以形成两个凸起部，包括：在靠近上述试样标距段的上述原始管材上打磨加工形成上述凸起部，以使上述凸起部的侧壁与上述试样标距段的外壁平滑过渡连接。
16.作为上述管材结构蠕变性能试验方法的一种可选方案，上述原始管材的中间段进行减薄的厚度需大于或等于1mm。
17.作为上述管材结构蠕变性能试验方法的一种可选方案，上述凸起部靠近上述试样标距段一侧的侧壁长度大于上述凸起部远离上述试样标距段一侧的侧壁长度。
18.另一方面，本发明提供一种引伸杆装置，上述引伸杆装置使用于如上述的管材结构蠕变性能试验方法中，上述引伸杆装置包括：
19.第一引伸杆组件，上述第一引伸杆组件包括第一连杆、第一卡环和基准件；上述第一卡环设于上述第一连杆的上端，上述基准件设于上述第一连杆的下端；上述第一卡环具有第一环形凹槽，管状蠕变试样一侧的凸起部贴合设于上述第一环形凹槽内；
20.第二引伸杆组件，上述第二引伸杆组件包括第二连杆、第二卡环和位移传感器套环；上述第二卡环设于上述第二连杆的上端，上述位移传感器套环设于上述第二连杆的下端；上述第二卡环具有第二环形凹槽，上述管状蠕变试样另一侧的上述凸起部贴合设于上述第二环形凹槽内；上述第一卡环与上述第二卡环沿竖直方向相对设置，且上述第一卡环位于上述第二卡环的上方；上述基准件与上述位移传感器套环沿上述竖直方向相对设置，且上述基准件位于上述位移传感器套环的上方。
21.作为上述引伸杆装置的一种可选方案，上述管状蠕变试样平行于上述第一连杆以及上述第二连杆。
22.作为上述引伸杆装置的一种可选方案，上述第一连杆包括两个，上述第一卡环连接于两个上述第一连杆之间；上述第二连杆包括两个，上述第二卡环连接于两个上述第二连杆之间。
23.本发明的有益效果为：
24.该管材结构蠕变性能试验方法通过对原始管材进行加工以形成试样标距段、夹持段和凸起部，进而制成管状蠕变试样。原始管材的内径与待测管状试样相同，且试样标距段的壁厚等于待测管状试样的壁厚，使得试样标距段的蠕变性能能够等同于待测管状试样的蠕变性能，进而解决了无法对管材结构开展蠕变性能试验的问题，同时无需通过焊接等方式使待测管状试样卡接于引伸杆装置上，避免了焊接等方式对待测管状试样的测试造成影响，进而提高了蠕变性能的测试精度。其中，夹持段用于与试样夹具连接，以方便对夹持段进行牵引，实现对试样标距段蠕变性能的测试。同时，根据两个凸起部分别加工出第一卡环和第二卡环，并使第一卡环和第二卡环设于引伸杆装置上，使得两个凸起部贴合设于第一卡环和第二卡环内后，管状蠕变试样不会在引伸杆装置上产生安装倾斜，且牵引夹持段过程中，管状蠕变试样也不会出现晃动，进而进一步地提高了蠕变性能的测试精度，并能够精确测量出试验结果。
25.本发明的引伸杆装置使用于如上述的管材结构蠕变性能试验方法中，该引伸杆装置包括第一引伸杆组件和第二引伸杆组件。第一引伸杆组件包括第一连杆、第一卡环和基准件，第一卡环设于第一连杆的上端，基准件设于第一连杆的下端，同时，第二引伸杆组件
包括第二连杆、第二卡环和位移传感器套环，第二卡环设于第二连杆的上端，位移传感器套环设于第二连杆的下端。其中，第一卡环具有第一环形凹槽，管状蠕变试样一侧的凸起部贴合设于第一环形凹槽内，且第二卡环具有第二环形凹槽，管状蠕变试样另一侧的凸起部贴合设于第二环形凹槽内，以此实现管状蠕变试样在引伸杆装置上的安装。第一卡环与第二卡环沿竖直方向相对设置，且第一卡环位于第二卡环的上方，基准件与位移传感器套环沿竖直方向相对设置，且基准件位于位移传感器套环的上方，同时管状蠕变试样的两个凸起部分别贴合设于第一环形凹槽和第二环形凹槽内，从而管状蠕变试样的蠕变变形传导至基准件上时，能够确保蠕变变形的传导精度，避免出现误差。
附图说明
26.图1为本发明实施例所提供的管材结构蠕变性能试验方法的流程示意图；
27.图2为本发明实施例所提供的管状蠕变试样的剖视图；
28.图3为图2中a处的局部放大图；
29.图4为本发明实施例所提供的引伸杆装置的结构示意图；
30.图5为本发明实施例所提供的引伸杆装置的侧视图；
31.图6为本发明实施例所提供的第一卡环的剖视图。
32.图中：
33.1、第一引伸杆组件；11、第一连杆；12、第一卡环；121、第一环形凹槽；13、基准件；2、第二引伸杆组件；21、第二连杆；22、第二卡环；23、位移传感器套环；3、管状蠕变试样；31、试样标距段；32、夹持段；33、凸起部。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
38.本实施例提供的管材结构蠕变性能试验方法，用于对管状试样进行蠕变性能测试，如图1～图3所示，该管材结构蠕变性能试验方法包括如下步骤：
39.选用与待测管状试样内径相同的原始管材，对原始管材的中间段的外部进行减薄以形成试样标距段31，且试样标距段31的壁厚等于待测管状试样的壁厚；
40.对原始管材的两个端部进行加工以形成两个夹持段32；
41.分别对试样标距段31与两个夹持段32之间的原始管材进行加工以形成两个凸起部33；
42.根据两个凸起部33分别加工出第一卡环12和第二卡环22，并使第一卡环12和第二卡环22设于引伸杆装置上；
43.将两个凸起部33分别贴合设于第一卡环12和第二卡环22内，牵引夹持段32，并通过引伸杆装置对试样标距段31进行蠕变试验。
44.该管材结构蠕变性能试验方法通过对原始管材进行加工以形成试样标距段31、夹持段32和凸起部33，进而制成管状蠕变试样3。原始管材的内径与待测管状试样相同，且试样标距段31的壁厚等于待测管状试样的壁厚，使得试样标距段31的蠕变性能能够等同于待测管状试样的蠕变性能，进而解决了无法对管材结构开展蠕变性能试验的问题，同时无需通过焊接等方式使待测管状试样卡接于引伸杆装置上，避免了焊接等方式对待测管状试样的测试造成影响，进而提高了蠕变性能的测试精度。
45.其中，夹持段32用于与试样夹具连接，以方便对夹持段32进行牵引，实现对试样标距段31蠕变性能的测试。同时，根据两个凸起部33分别加工出第一卡环12和第二卡环22，并使第一卡环12和第二卡环22设于引伸杆装置上，使得两个凸起部33贴合设于第一卡环12和第二卡环22内后，管状蠕变试样3不会在引伸杆装置上产生安装倾斜，且牵引夹持段32过程中，管状蠕变试样3也不会出现晃动，进而进一步地提高了蠕变性能的测试精度，并能够精确测量出试验结果。
46.具体地，试样标距段31的长度等于待测管状试样的长度，进而试样标距段31在进行蠕变性能测试时，所测试的长度能够为待测管状试样在理论上的测试长度，以此能够降低长度方向上的误差对管材结构蠕变性能测试的影响。可选地，夹持段32为外螺纹段，从而夹持段32能够通过螺纹连接于试样夹具上，使得试验机牵引试样夹具时，试样夹具能够牵引夹持段32。其中，两个夹持段32的螺纹内径大于试样标距段31的外径，使得夹持段32所能够承受的载荷大于试样标距段31所能够承受的载荷，从而在试样夹具对夹持段32进行牵引时，能够避免夹持段32出现断裂后对试样标距段31的蠕变性能测试造成影响。
47.进一步地，对原始管材的中间段的外部进行减薄以形成试样标距段31，包括使用车削及打磨机械加工设备对原始管材的中间段进行加工以形成试样标距段31，进而通过车削及打磨机械加工设备的减薄所形成的试样标距段31，能够与待测管状试样在结构性能上相同，以此避免其它的减薄方式对试样标距段31的结构性能产生影响后，造成试样标距段31蠕变性能的改变。
48.进一步地，分别对试样标距段31与两个夹持段32之间的原始管材进行加工以形成
两个凸起部33，包括在靠近试样标距段31的原始管材上打磨加工形成凸起部33，以使凸起部33的侧壁与试样标距段31的外壁平滑过渡连接，从而试样标距段31所产生的蠕变变形能够通过凸起部33直接传导至第一卡环12和第二卡环22上，以此避免试样标距段31与凸起部33之间多余的中间段对蠕变变形的传导造成影响。
49.其中，原始管材的中间段进行减薄的厚度需大于或等于1mm，从而在打磨加工形成凸起部33时，能够使得凸起部33靠近试样标距段31一侧的高度范围大于或等于1mm，确保凸起部33靠近试样标距段31一侧的侧壁能够分别与第一卡环12和第二卡环22之间具有足够大的接触面积，以此避免管材结构蠕变性能测试过程中，凸起部33与第一卡环12之间，和/或凸起部33与第二卡环22之间出现脱扣现象，造成引伸杆装置和管状蠕变试样3的损坏或蠕变变形测量的不准确。同时，凸起部33靠近试样标距段31一侧的侧壁长度大于凸起部33远离试样标距段31一侧的侧壁长度，以此确保凸起部33远离试样标距段31一侧的截面厚度大于凸起部33靠近试样标距段31一侧的截面厚度，进而避免夹持段32与凸起部33之间的连接处产生应力集中而造成凸起部33的断裂。
50.本实施例还提供引伸杆装置，使用于管材结构蠕变性能试验方法中，以实现管状试样的蠕变性能测试。
51.如图2～图6所示，该引伸杆装置包括第一引伸杆组件1和第二引伸杆组件2。第一引伸杆组件1包括第一连杆11、第一卡环12和基准件13，第一卡环12设于第一连杆11的上端，基准件13设于第一连杆11的下端，同时，第二引伸杆组件2包括第二连杆21、第二卡环22和位移传感器套环23，第二卡环22设于第二连杆21的上端，位移传感器套环23设于第二连杆21的下端。其中，第一卡环12具有第一环形凹槽121，管状蠕变试样3一侧的凸起部33贴合设于第一环形凹槽121内，且第二卡环22具有第二环形凹槽，管状蠕变试样3另一侧的凸起部33贴合设于第二环形凹槽内，以此实现管状蠕变试样3在引伸杆装置上的安装。
52.第一卡环12与第二卡环22沿竖直方向相对设置，且第一卡环12位于第二卡环22的上方，基准件13与位移传感器套环23沿竖直方向相对设置，且基准件13位于位移传感器套环23的上方，同时管状蠕变试样3的两个凸起部33分别贴合设于第一环形凹槽121和第二环形凹槽内，从而管状蠕变试样3的蠕变变形传导至基准件13上时，能够确保蠕变变形的传导精度，避免出现误差，并通过基准件13与位移传感器套环23之间的距离变化测量出管状蠕变试样3的蠕变变形。其中，位移传感器套环23上安装有位移传感器。
53.具体地，管状蠕变试样3平行于第一连杆11以及第二连杆21，以此能够确保蠕变变形的传导精度，使得基准件13与位移传感器套环23之间的距离变化能够等同于管状蠕变试样3标距段31的蠕变变形。其中，第一连杆11包括两个，第一卡环12连接于两个第一连杆11之间，且第二连杆21包括两个，第二卡环22连接于两个第二连杆21之间，从而分别通过两组第一连杆11和第二连杆21之间的相对位移，能够使得两个基准件13对管状蠕变试样3的蠕变变形进行测量，以通过两个基准件13进行相互对照测量，进一步地提高蠕变性能的测试精度。
54.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求
的保护范围之内。