一种高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置

本发明涉及金属微型试样试验，特别涉及一种高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置。

背景技术：

1、在核电、航天航空、石油炼制与化工等重要生产领域中，一些关键承压设备，如反应器、换热器、分离器及相连的管道均在高温高压下长期使用，金属构件会随着服役时间的增加而逐渐发生与时间相关的损伤，导致材料力学性能逐渐退化。这些金属构件的服役工况往往与设计条件并不一致，比如压力和/或温度低于设计条件时，构件的实际寿命往往比设计给定的要长，但如果因为操作不当或者遭遇火灾等意外情况又可能致使实际寿命变短，因此进行科学合理的评估可以在保障安全性的前提下充分挖掘构件或材料的潜在性能。而如何能实时获取构件材料的实际高温持久性能，是对在役高温构件进行安全性能评估的关键基础。传统的标准试样测试方法因为对取样尺寸有要求，需要对在役设备进行破坏性取样，影响了构件的结构完整性，在很多场合无法应用。

2、目前在该领域所采用的方法为压痕试验方法、小冲孔试验方法等，两种方法都为微损测试，但是压痕试验方法无法获得材料高温持久性能数据，对于高温构件的寿命评估具有明显的局限性，小冲孔试验方法受限于冲杆本身刚度有限、摩擦力影响大、对中性不稳定、本构模型过度依赖经验关联等因素的影响，测试结果可靠性不足。现有相关技术中，公告号为cn114112363b的中国发明专利公开了一种可用于高温下金属试片力学性能测试的鼓胀试验装置，该发明既保留了小冲杆试验方法微损的优点，又因为加载方式改为高温气压而避免了小冲杆方法的劣势，同样可以获得材料高温持久性能数据，具有较好的应用前景。但该装置和小冲杆装置类似，均属于单通道试验装置，每次试验只能测试一个试样，效率较低。而高温持久试验持续时间比较长，有些试样需要在高温高压下持续试验长达数千甚至数万小时，所以单通道鼓胀试验装置无法满足金属试片高温持久性能高效测试的需求。因此，需要一种高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，本发明相对于现有技术能够实现同时对不同材质的试件进行试验，并且在某一试验回路产生异常或实验完毕的情况下，其他试验回路的数据不受影响，在提高效率的同时又能够同时得到较多不同类型的数据。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，包括温度控制系统、压力加载系统、试验系统以及中央处理器，所述压力加载系统包括气瓶，气瓶内装有惰性气体，气瓶通过输气管道连接气体加压泵，气体加压泵通过管道连接气体稳压罐，气体稳压罐通过进气管路与试验系统连接，进气管路设置有六组，六组进气管路均与试验系统连接，所述试验系统包括支撑杆，支撑杆设置有六组，支撑杆呈管状，支撑杆底端的进气口与进气管路连接，支撑杆顶端与温度控制系统连接，支撑杆顶端出气口处固定设置有金属试片，金属试片完全覆盖支撑杆顶端的出气口，金属试片上侧设置有压帽，温度控制系统用于对金属试片进行加热，所述中央处理器接收进气管路反馈的进气管路压力信号以及气体稳压罐反馈的气体稳压罐压力信号，并通过气体加压泵启闭信号控制气体加压泵的启闭以及通过电磁阀组启闭信号分别控制各进气管路上的电磁阀。

2、进一步地，所述惰性气体为氩气。

3、进一步地，所述气瓶与气体加压泵之间的输气管道上设置有电磁阀，输气管道上的电磁阀通过中央处理器控制启闭。

4、进一步地，所述金属试片为激光焊接在支撑杆顶端的。

5、进一步地，所述试验系统还包括支柱，支柱上活动设置有固定台，固定台上设置有六个通道孔，六个通道孔呈圆周均匀分布，支撑杆通过支撑杆定位器固定设置在固定台的通道孔中，支撑杆顶部外侧设置有螺纹，支撑杆上的螺纹与压帽内侧设置的螺纹构成螺纹配合，防止在高温高压下金属试片和压帽发生松脱。

6、进一步地，所述固定台和支柱之间设置有固定台托架，固定台托架活动设置在支柱上，固定台托架上设置有旋钮一，用于控制固定台托架的松紧，旋钮一旋紧的时候固定台进行固定，旋钮一旋松的时候固定台能够相对于支柱进行上下滑动或转动。

7、进一步地，所述温度控制系统包括电加热炉，电加热炉为活动设置在支柱上，电加热炉底部开设有多个通孔，通孔数量与支撑杆的数量和位置相对应，支撑杆顶端穿过电加热炉底部的通孔伸入到电加热炉内部，支撑杆与电加热炉之间的空隙填充石棉，电加热炉的内壁上设置有加热电阻丝，加热电阻丝为螺旋设置，中央处理器通过电流信号控制加热电阻丝的温度，压帽上设置有热电偶孔，热电偶孔内固定设置有测量用热电偶，用于测量金属试片的实际温度，电加热炉腔内的上中下三个位置同样分别设置有一个测量用热电偶，测量用热电偶用于测量电加热炉腔内的温度并输出温度信号。

8、进一步地，所述电加热炉与支柱连接处设置有旋钮二，旋钮二旋紧的时候电加热炉为固定状态，旋钮二旋松的时候，电加热炉能够相对于支柱上下滑动以及转动，便于上下调整位置。

9、进一步地，输出温度信号的各处温度与设定试验温度的温差不超过0.5℃。

10、进一步地，所述中央处理器对温度的采样频率大于5次/秒。

11、本发明相对于现有技术的优势在于：现有技术均属于单通道试验装置，每次试验只能测试一个试样，效率较低。而高温持久试验持续时间比较长，有些试样需要在高温高压下持续试验长达数千甚至数万小时，所以单通道鼓胀试验装置无法满足金属试片高温持久性能高效测试的需求。而本发明相对于现有技术能够实现同时对不同材质的试件进行试验，并且在某一试验回路产生异常或实验完毕的情况下，其他试验回路的数据不受影响，在提高效率的同事又能够同时得到较多不同类型的数据。

技术特征：

1.一种高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，包括温度控制系统、压力加载系统、试验系统以及中央处理器(8)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：所述惰性气体为氩气。

3.根据权利要求1所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：所述气瓶(1)与气体加压泵(2)之间的输气管道上设置有电磁阀，输气管道上的电磁阀通过中央处理器(8)控制启闭。

4.根据权利要求1所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：所述金属试片(18)为激光焊接在支撑杆(12)顶端的。

5.根据权利要求1所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：所述试验系统还包括支柱(15)，支柱(15)上活动设置有固定台(13)，固定台(13)上设置有六个通道孔(20)，六个通道孔(20)呈圆周均匀分布，支撑杆(12)通过支撑杆定位器(17)固定设置在固定台(13)的通道孔中，支撑杆(12)顶部外侧设置有螺纹，支撑杆(12)上的螺纹与压帽(19)内侧设置的螺纹构成螺纹配合，防止在高温高压下金属试片(18)和压帽(19)发生松脱。

6.根据权利要求5所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：所述固定台(13)和支柱(15)之间设置有固定台托架(14)，固定台托架(14)活动设置在支柱(15)上，固定台托架(14)上设置有旋钮一，用于控制固定台托架(14)的松紧，旋钮一旋紧的时候固定台(13)进行固定，旋钮一旋松的时候固定台(13)能够相对于支柱(15)进行上下滑动或转动。

7.根据权利要求1所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：所述温度控制系统包括电加热炉(11)，电加热炉(11)为活动设置在支柱(15)上，电加热炉(11)底部开设有多个通孔，通孔数量与支撑杆(12)的数量和位置相对应，支撑杆(12)顶端穿过电加热炉(11)底部的通孔伸入到电加热炉(11)内部，支撑杆(12)与电加热炉(11)之间的空隙填充石棉，电加热炉(11)的内壁上设置有加热电阻丝，加热电阻丝为螺旋设置，中央处理器(8)通过电流信号控制加热电阻丝的温度，压帽(19)上设置有热电偶孔，热电偶孔内固定设置有测量用热电偶，用于测量金属试片的实际温度，电加热炉(11)腔内的上中下三个位置同样分别设置有一个测量用热电偶，测量用热电偶用于测量电加热炉(11)腔内的温度并输出温度信号(9)。

8.根据权利要求7所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：所述电加热炉(11)与支柱(15)连接处设置有旋钮二，旋钮二旋紧的时候电加热炉(11)为固定状态，旋钮二旋松的时候，电加热炉(11)能够相对于支柱(15)上下滑动以及转动，便于上下调整位置。

9.根据权利要求7所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：输出温度信号(9)的各处温度与设定试验温度的温差不超过0.5℃。

10.根据权利要求7所述的高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，其特征在于：所述中央处理器(8)对温度的采样频率大于5次/秒。

技术总结
本发明公开一种高通量气压鼓胀高温持久多通道试验装置，涉及金属微型试样试验技术领域，包括温度控制系统、压力加载系统、试验系统以及中央处理器，本发明设置有多组试验回路，且每一条试验回路的数据均单独监测控制，中央处理器接收各处信号并自动判断后，通过电磁阀组启闭信号控制各进气管路的压力和流量，当进气管路中的某一管路突然失压时，防止气体稳压罐失压，电磁阀组启闭信号自动切断该管路气体加载，并同时记录该管路失压的时间，作为该试验回路中的金属试片的持久试验结果。本发明能够在某一试验回路产生异常或实验完毕的情况下，其他试验回路的数据不受影响，在提高效率的同时又能够同时得到较多不同类型的数据。

技术研发人员：史进,温建锋,涂善东,宋高峰,刘利强,周云,郭子键,陈杨,王家兴,王超然
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24