CN112284877A - 一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件 - Google Patents

一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件 Download PDF

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宁广胜
张长义
王成龙
鱼滨涛
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杨文�
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Abstract

本发明涉及一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，包括：密封管、上法兰和下法兰；密封管上下两端设有凹槽，通过螺栓和密封圈分别与上法兰、下法兰压合维持组件的气密性；上法兰上设置装有泄压阀排气口；下法兰上设置有进气口，进气口连接惰性气体输送管路；排气口上的泄压阀控制密封管内气体压强，当密封管内压强高于预设高压时会通过泄压阀泄压，气压低于预设低压时则通过进气口补充气体。本发明对蠕变机的改造很小，若需进行常规蠕变试验，能很快将蠕变机复原；试验气氛可以是各种惰性气体，试验时气压可调控，且惰性气体消耗量少。

Description

一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，尤其是一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件。
背景技术
金属高温持久试验通常在大气中进行，试验过程中试样会被空气中的氧气、水蒸气氧化，导致试样实际横截面积减小、所获得的材料性能结果偏低。温度越高、试验时间越长，氧化程度越严重，与材料实际性能的偏差越大。由于快堆中元件(如包壳、蒸汽发生器、一回路管道等)的工作环境多为高温、无氧，需要在惰性气体保护下对材料进行测试以获得更准确的高温力学性能。因此需对原有蠕变试验机进行改造，使其在进行高温力学性能试验时具有惰性气体保护功能。
但调研、设计过程中发现能在高温持久试验过程中减轻或阻止试样被氧化改造方案相对较少，现有方案中若能进行应变测量、操作相对简单，则需持续不断通入惰性气体或将蠕变机整体置于惰性气体保护环境中，进行持久、蠕变试验气体消耗量大。而在原有试验机上若要进行惰性气体保护下的高温蠕变试验，需重新定制特制的、能安装引伸计的真空高温炉，成本高、耗时长且试验机空间不足。由于项目只要求进行惰性气体保护下的高温持久试验，为节约成本，有必要研发一种用于持久试验的惰性气体保护的加装组件。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，使用成本低的用于持久试验的惰性气体保护加装组件。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，包括：密封管、上法兰和下法兰；
密封管下两端设有凹槽，通过螺栓和密封圈分别与上法兰、下法兰压合维持组件的气密性；
上法兰上设置有排气口，下法兰上设置有进气口，进气口连接惰性气体输送管路；排气口上安装的减压阀控制密封管内气体的压强，若压强超过高压预设值，排气口会自动泄压，气压低于低压预设值则通过进气口补充气体。
进一步的，所述加装组件还包括密封管冷却部件；
所述上法兰和所述下法兰内都设置有进水口和出水口，通过进水口和出水口通过冷却水循环管路系统与冷水机连接。
进一步的，所述加装组件还包括温度控制部件；
所述温度控制部件包括至少3根控温用热电偶，通过热电偶插口伸入密封管监控不同区域温度。
进一步的，热电偶在密封管内可通过热电偶夹固定。
进一步的，所述加装组件还包括持久性能测试连接组件；
加装组件通过上、下法兰与蠕变机连接，密封管内的试样上下两端分别连接上、下卡具，上卡具上端与连接杆相连后再与上拉杆12相连，下卡具下端与下拉杆相连。
进一步的，所述上拉杆和所述波纹管、上法兰焊接为一体,所述下拉杆和所述下法兰焊接为一体。
本发明的有益效果为：对蠕变机进行少量改装后将本发明安装到蠕变机上，即可进行惰性气体保护下的高温持久试验。使用本发明时，对蠕变机的改造很小，若需进行常规蠕变试验，能很快将蠕变机复原；试验气氛可以是各种惰性气体，试验时气压可调控，且惰性气体无需持续通入；组件主体采用钢制结构焊接而成，强度高、韧性好、气密性好；使用该组件进行惰性气体保护高温持久试验时，试样装卸流程相对简单，而且可以通过更换卡具进行多种试样形式的持久试验。
附图说明
图1为本发明所述惰性气体保护加装组件立体结构示意图；
图2a为本发明所述惰性气体保护加装组件的主视图；
图2b为本发明所述惰性气体保护加装组件的侧面剖视图。
图中：1-排气口(带减压阀)；2-进水口；3-出水口；4-热电偶插口；5-波纹管；6-上法兰；7-加热炉；8-密封管；9-下法兰；10-进气口；11-蠕变机；12-上拉杆；13-连接杆；14-上卡具；15-下卡具；16-试样；17-下拉杆。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅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，均属于本发明保护的范围。
参阅图1、图2，图1为本发明所述惰性气体保护加装组件立体结构示意图，图2a为本发明所述惰性气体保护加装组件的主视图，图2b为侧面剖视图。一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，主要涉及惰性气体充放及压力控制、密封管两端冷却、试验时试样温度控制三部分。
包括密封管8、上法兰6和下法兰9。密封管8下两端设有凹槽，通过螺栓和密封圈分别与上法兰6、下法兰9压合维持组件的气密性；上法兰6上设置有排气口1，下法兰9上设置有进气口10，进气口10连接惰性气体输送管路。排气口1用于试验开始前排出密封管内空气、试验过程中调节密封管内气压、试验结束后排出密封管内多余气体。在惰性气氛维持方面，试验开始时惰性气体从进气口10进入，空气从排气口1被排出；空气被排出后，关闭排气口1的阀门，由排气口1上的减压阀控制密封管8内惰性气体的压强。当密封管内压强超过高压预设值，减压阀会自动泄压；气压低于低压预设值，则通过进气口10补充惰性气体。试验结束后打开排气口1的阀门手动泄压。
为确保试验机传感器正常工作，所述加装组件还包括密封管冷却部件。具体的，所述上法兰6和所述下法兰9内都设置有进水口2和出水口3，通过进水口2和出水口3通过冷却水循环管路系统与冷水机连接。防止密封管8外的连接杆温度过高、烧坏波纹管5及试验机组件。
试验温度控制方面，所述加装组件还包括温度控制部件。具体的，所述温度控制部件包括至少3根控温用热电偶，并通过热电偶插口4伸入密封管8监控不同区域温度。至少分别监控试样上、中、下附近区域温度，以代替原试验机高温炉上的控温热电偶。热电偶在密封管8内通过热电偶夹固定。
进一步的，所述加装组件还包括持久性能测试连接组件。具体的，加装组件通过上法兰6、下法兰9与蠕变机11连接。密封管8内的试样16上下两端分别连接上卡具14、下卡具15，连接后上卡具14上端与连接杆13相连后再与上拉杆12相连，下卡具15下端与下拉杆17相连。
参阅图1和图2a、图2b，为方便理解本专利的结构，图中示出蠕变机的加热炉7；上法兰6和所述下法兰9设置于加热炉7上下，且加热炉7包围密封管8。
在一个具体的实施例中，加装组件还包括波纹管5，所述上拉杆12和波纹管5、上法兰6焊接为一体；所述下拉杆17和所述下法兰9焊接为一体。
加装组件在调试时会从热电偶插口4将热电偶插入密封管内，热电偶与温控电路间用插头连接，加装组件使用过程中不再拆卸。由于本发明需配合蠕变机使用，第一次使用时需进行调平，因此建议一套组件只用于一台试验机，更换组件所在试验机时需重新进行调平。调平时需将上卡具14、连接杆13和上拉杆12连接，随后将上法兰6、密封管8、下法兰9通过螺栓连接后安装到蠕变机11上(如图1)，调零步骤与常规蠕变试验相同。不能直接将上卡具14、连接杆13和上拉杆12连接后直接挂到蠕变机11上进行调零，因为调零的目的是平衡掉上卡具及其上方连接杆的重力。
调平衡操作完成后，将装置拆开，将上卡具14、下卡具15、试样16、连接杆13连接后安装到下拉杆17上，用热电偶夹固定测温热电偶，在密封管8下端凹槽中放入密封圈，用螺栓与下法兰9紧固，再在密封管8上端凹槽中放入密封圈，将连接杆13上端与上拉杆12连接，用螺栓紧固密封管8与上法兰6。将组件整体安装到蠕变机11上，进气口10连接惰性气体输送管路，进水口2、出水口3通过冷却水循环管路系统与冷水机相连。确认整个实验系统不漏气、不漏水后，按常规蠕变试验流程调整同轴度、挂砝码盘，打开排气口1，从进气口10充入惰性气体，将密封管8中的空气排出。待空气排出后关闭排气口1，密封管8中压强达到减压阀设定值后供气自动停止。开启冷却水循环系统，待其正常运行后开始持久试验。若发生漏气、漏水应检查是否系统各处连接是否紧密、密封圈是否损坏，加固松动处、更换破损密封圈或损坏的系统元件。整个装置安装到试验机上后波纹管5之下的上法兰6、密封管8、下法兰9的重量均不会影响到实验结果。
试验结束、加热炉7冷却至室温附近后，打开加热炉7，打开排气口1放气，放气完成后拆开与热电偶插口4连接的线路和与进气口10、进水口2、出水口3连接的管路，从蠕变机11上卸下惰性气体保护组件，卸下上法兰6上的固定螺栓，旋转卸下上拉杆12(及连为一体的波纹管5、上法兰6)再卸下下法兰9上的固定螺栓，拆下密封管8，最后取下试样16。随后可进行下一次试验。
区别于现有技术，本发明对蠕变机进行少量改装后将本发明安装到蠕变机上，即可进行惰性气体保护下的高温持久试验。使用本发明时，对蠕变机的改造很小，若需进行常规蠕变试验，能很快将蠕变机复原；试验气氛可以是各种惰性气体，试验时气压可调控，且惰性气体无需持续通入；组件主体采用钢制结构焊接而成，强度高、韧性好、气密性好；使用该组件进行惰性气体保护高温持久试验时，试样装卸流程相对简单，而且可以通过更换卡具进行多种试样形式的持久试验。
本领域技术人员应该明白，本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，其特征在于，所述加装组件包括：密封管(8)、上法兰(6)和下法兰(9)；
密封管(8)上下两端设有凹槽，通过螺栓和密封圈分别与上法兰(6)、下法兰(9)压合维持组件的气密性；
上法兰(6)上设置有排气口(1)，下法兰(9)上设置有进气口(10)，进气口(10)连接惰性气体输送管路；排气口(1)上安装的减压阀控制密封管(8)内气体的压强，若压强超过高压预设值，排气口(1)会自动泄压，气压低于低压预设值则通过进气口(10)补充气体。
2.根据权利要求1所述的一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，其特征在于，所述加装组件还包括密封管冷却部件；
所述上法兰(6)和所述下法兰(9)内都设置有进水口(2)和出水口(3)，通过进水口(2)和出水口(3)通过冷却水循环管路系统与冷水机连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，其特征在于，所述加装组件还包括温度控制部件；
所述温度控制部件包括至少3根控温用热电偶，通过热电偶插口(4)伸入密封管(8)监控不同区域温度。
4.根据权利要求3所述的一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，其特征在于，所述加装组件还包括用于固定热电偶的热电偶夹。
5.根据权利要求1所述的一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，其特征在于，所述加装组件还包括持久性能测试连接组件；
加装组件通过上法兰(6)、下法兰(9)与蠕变机(11)连接，密封管(8)内的试样(16)上下两端分别连接上卡具(14)、下卡具(15)，连接后上卡具(14)上端与连接杆(13)相连后再与上拉杆(12)相连，下卡具(15)下端与下拉杆(17)相连。
6.根据权利要求5所述的一种用于持久试验的惰性气体保护加装组件，其特征在于，所述上拉杆(12)和波纹管(5)、所述上法兰(6)焊接为一体；
所述下拉杆(17)和所述下法兰(9)焊接为一体。
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