CN113654912B - 高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双轴蠕变测试技术，尤其涉及高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统与方法：包括充压泵、拉伸压缩系统、试件，充压泵的出气口通过管路依次串联储压罐、压力调节阀、试件，所述的试件为上下端密闭的压力容器或管道，其外侧设置有电加热炉，且上、下端连接拉伸压缩系统，电加热炉设置有透明窗口，用于激光测径仪、激光引伸计照射到试件上，实现对试件进行内压、内压与外载荷两种条件下的双轴蠕变测试，本发明基于高温薄壁压力容器或管道的双轴应力的实际工程工况，实现对第一第二阶段蠕变即蠕变寿命的完整测试，和对高温设备和高温结构的工程运行的实际呈现，应用于处于双轴应力状态的高温设备和高温结构的蠕变强度工程分析与设计。
Description
技术领域
本发明涉及双轴应力状态下的蠕变强度测试技术，尤其涉及高温薄壁压力容器(管道) 的双轴蠕变的测试系统与测试方法。
背景技术
蠕变是指材料或结构在恒应力的作用下，应变随时间延续而不断增加的现象，而且随着温度的提升，蠕变会愈加剧烈。石化、火电、核电、航空航天，乃至新兴的微电子工业中的高温设备和高温结构，在高温和机械应力的同时作用下，会不可避免地发生蠕变，由此而引发蠕变失效，甚至严重的安全事故。因此，对高温设备和高温结构的蠕变效应进行研究是十分必要的。
在实际的工况环境下，高温材料和结构很难处于理想状态下的单轴应力状态，基本上处于复杂的多轴应力状态，如内压薄壁压力容器(管道)壳体、核电包壳管处于一种双轴应力状态，超超临界汽轮机转子处于三轴+扭转(剪切)的复杂应力状态，这就需要根据实际工况进行有针对性的研究。现有的蠕变测试基本上都采用单轴拉伸装置进行的，即使是对于多轴蠕变的测试，也是采用缺口棒单轴拉伸测试，来模拟缺口区域的多向应力状态，未能体现三轴应力+扭转剪切的本质应力特征。现有的双轴拉伸测试装置，虽然能实现双轴拉伸，却未能实现基于实际结构和工况条件的真实的双轴应力状态；人为的设置平板状试件和双轴拉伸应力，平板各区域，特别是边缘处未能处于真正的双向拉伸应力状态，有失科学性而具有一定的盲目性；采用较原始的人工砝码加载，耗费人工体力，增加操作危险性，会因加载时的冲击载荷而产生冲击应变，导致数据失真，未能实现自动调节；仅能实现拉伸，无法进行压缩；未能实现完整的第一第二阶段蠕变即蠕变寿命的测试，不完整的应变数据，未能体现真实的蠕变效应；还未能体现蠕变与温度的关系。因此，针对大量的高温双轴应力结构，需要一种基于实际结构和工况的双轴蠕变测试系统和方法进行高温双轴蠕变评估与设计。
高温压力容器或管道薄壁圆筒在内压作用下，会产生周向应力σθ和轴向应力σz，且σθ＝2σz，径向应力σr＝0，呈现典型的双轴应力状态。本发明以此为例，开发一种实际结构和工况条件下的双轴蠕变测试系统及方法，用于进行基于实际应力状态的的双轴蠕变研究和高温薄壁压力容器或管道蠕变强度分析和设计。
发明内容
本发明克服现有技术的不足和缺陷，提供一种基于实际工况和结构的实际应力状态的高温双轴蠕变测试系统及方法，尤其用于内压薄壁压力容器双轴蠕变强度测试。
本发明的高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统，高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统，包括充压泵1、储压罐2、压力调节阀3、激光测径仪、激光引伸计、热电偶8、拉伸压缩系统9、阀门12、试件13，充压泵1的出气口通过管路依次串联储压罐2、压力调节阀3、试件13、阀门12，所述的试件13为上下端密闭的压力容器或管道，呈轴线沿着上下方向设置的圆筒结构，试件13的外侧设置有电加热炉5，试件13上端、下端连接拉伸压缩系统9，试件13上设置有热电偶8，所述的电加热炉5设置有透明窗口，用于激光测径仪、激光引伸计照射到试件13上，激光测径仪、激光引伸计固定在实验场地上。
所述的高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统，还包括进气口压力表4、电加热炉5、出口压力表10、安全阀11、所述的压力调节阀3与试件13的连接管路上并联进气口压力表4，所述的试件13与阀门12之间的连接管路上同时并联出口压力表10、安全阀11。
所述的电加热炉5分上、中、下三段，对试件13进行加热，试件13上设置的上、中、下三个热电偶8分别对应于电加热炉5上、中、下三段。
所述内压工况下的双轴蠕变测试的原理、方法和步骤如下：
a.由充压泵1向储压罐2充气注压，使得储压罐内压力大于试件13极限内压力，达到某一设定值后，关闭充压泵1，在测试过程中充压泵1处于关闭状态；开启压力调节阀3、关闭阀门12，储压罐2向试件13注压，试件13内压由压力调节阀3调控到设定值；电加热炉 5分上、中、下三段对试件13进行加热，通过热电偶8对试件13上、中、下三段分别检测的温度来控制电加热炉5对应的上、中、下三段的运行，使试件13处于设定温度T1；激光测径仪测量试件径向应变，然后根据胡克定律，转换为周向应变，激光引伸计在试件13上的照射位置7，位于激光测径仪照射位置6正上方一个标准距离，即标距A；拉伸压缩系统9，在对试件13注压、加热过程中，对试件施加30-50牛顿的轴向拉伸载荷，使试件在膨胀或收缩以及蠕变过程中，保持试件13的轴线处于竖直方向；
b.计算有效应力σ
在内压的作用下，试件13的筒壁产生三个方向的主应力
σ3＝σr＝0
有效应力为
c.检测和计算有效应变ε
三个主应变增量
有效应变增量
由激光测径仪测得对应时间增量dt的径向应变增量dεr，经上式转换计算得到有效应变增量dε，据此得到对应时间t的有效应变ε；
d.构建和显示有效应力σ下的应变-时间曲线，即ε-t曲线；
e.测试结束：测试进行到第三蠕变阶段开始时，即加速蠕变、蠕变失效断裂阶段开始时，即检测到应变增长加速时，打开阀门12，电加热炉5停止加热，测试结束。
f.重述上述的步骤a-e，并通过压力调节阀3改变试件13的内压力p，改变一次试件13 的内压力p，进行一次测试，得到在温度T1下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线；
g.通过电加热炉5改变试件13上设定的温度Tn，重复上述的步骤a-e，在此设定的温度下，改变一次试件13的内压力p，进行一次测试，即可以得到该温度Tn下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线，其中n＝2……N的自然数，例如n＝5；
h.拟合应变-时间曲线，即ε-t曲线，对稳态蠕变阶段，即第二蠕变阶段ε关于时间t求导，即可得到稳态蠕变速率以及构建稳态蠕变速率/>与应力σ、温度T、时间t的关系，进而进行蠕变强度评估。
所述内压与轴向外拉伸或压缩共同作用工况下的双轴蠕变测试的原理、方法和步骤：
a.由充压泵1向储压罐2充气注压，使得储压罐内压力大于试件13极限内压力，达到某一设定值后，关闭充压泵1，在测试过程中充压泵1处于关闭状态；开启压力调节阀3、关闭阀门12，储压罐2向试件13注压，试件13内压由压力调节阀3调控到设定值；电加热炉 5分上、中、下三段，对试件13进行加热，通过热电偶8测定试件13对的温度控制电加热炉5，试件13处于设定温度T1；激光测径仪测量试件径向应变，然后根据胡克定律，转换为周向应变，激光引伸计在试件13上的照射位置7，位于激光测径仪照射位置6正上方一个标准距离，即标距A；拉伸压缩系统9，在对试件13注压、加热过程中，对试件施加30-50牛顿的轴向拉伸载荷，使试件在膨胀或收缩以及蠕变过程中，保持试件13的轴线处于竖直方向；
b.拉伸压缩系统9加载轴向拉伸或压缩载荷，即产生轴向应力σw
c.计算有效应力σ
轴向应力变为
相应的，有效应力则为
d.检测和计算有效应变ε
周向主应变增量为
轴向主应变增量为激光引伸计所测得的dεz＝dε2，径向主应变增量仍为激光测径仪所测得的dεr＝dε3，周向主应变增量dεθ＝dε1按上式计算所得。有效应变增量为
其中，σw为轴向外拉伸或压缩应力σ1、σ2、σ3分别为三轴方向的主应力，σθ、σz、σr分别为圆筒管周向应力、轴向应力、径向应力，p为圆筒内压力，r为圆筒管平均半径，δ为圆筒管壁厚；σ为有效应力，ε为有效应变，dε有效应变增量，dε1、dε2、dε3分别为三个方向上的主应变增量，dεθ、dεz、dεr分别为周向应变增量、轴向应变增量、径向应变增量；
由此计算得到有效应变增量dε，从而得到对应时间t的有效应变ε；
e.构建和显示有效应力σ下的应变-时间曲线，即ε-t曲线；
f.测试结束：测试进行到第三蠕变阶段开始时，即加速蠕变、蠕变失效断裂阶段开始时，即检测到应变剧烈增长时，打开阀门12，电加热炉5停止运行，测试结束；
g.重述上述的步骤a-f，并通过压力调节阀3改变试件13的内压力p，改变一次试件13 的内压力p，进行一次测试，得到在温度T1下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线；
h.通过电加热炉5改变试件13上设定的温度Tn，重复上述的步骤a-f，在此设定的温度下，改变一次试件13的内压力p，进行一次测试，即可以得到该温度Tn下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线，其中n＝2……N的自然数，例如n＝5；
j.拟合应变-时间曲线，即ε-t曲线，对稳态蠕变阶段，即第二蠕变阶段ε关于时间t求导，即可得到稳态蠕变速率，以及构建稳态蠕变速率/>与应力σ、温度T、时间t的关系，进而进行蠕变强度评估。
所述的步骤a中，压力表4显示试件13进口压力降低到设定压力的5％时，通过压力调节阀3进行补压，保持试件13内压力稳定在设定的范围。
出口压力表10显示试件13出气口压力，安全阀11为试件13的试验压力超出设定值时，进行压力释放。
所述的标距A为100mm。
本发明相对于现有技术，取得了以下的技术效果：
1.现有的双轴蠕变测试试件，为方形平板状试件，人为的设置双轴拉伸应力，平板各区域，特别是边缘处和直角处未能处于真正的双轴拉伸应力状态。本发明按实际工况条件进行圆筒制作，也可以直接取自工程中的薄壁筒(管)，测试直接按内压工程工况运行，试件管壁自然呈现具有内在联系的双轴应力状态，测试结果最接近于工程实际。
2.现有的双轴蠕变测试，采用较原始的人工砝码加载，耗费人工体力，增加操作危险性，加载时的冲击载荷会产生冲击应变，导致数据失真，未能实现自动调节；本发明内压注压和外部纵向拉伸压缩加载，以及加热炉施热，均采用电子自动化操作和精确调控，操作简单方便，避免了人工体力消耗和冲击载荷的形成，降低了操作危险，运行平稳、安全、可靠；
3.现有的双轴蠕变测试，多未能进行完第二蠕变阶段，未能实现完整的蠕变寿命的测试；本发明则能够在第三蠕变阶段开始时，自动平稳泄放内压、外部纵向载荷和温度，自行终止测试，完成蠕变第一第二阶段即蠕变寿命的完整测试，从而能够进行可靠的双轴蠕变强度评估与设计；
4.现有的双轴蠕变测试，仅能实现拉伸，无法进行压缩；本发明既能进行内压测试，还可以针对内压+外拉伸或压缩的实际工况，进行内压+外拉伸或压缩测试，纵向加载既可以拉伸，也可以压缩；
5.现有的双轴蠕变测试，未能构建蠕变与温度的关系；本发明则可以对工件施热和自动温度调控，建立不能或缺的蠕变与温度的关系；
6.本发明完全基于高温薄壁压力容器或管道的双轴应力的工程工况，所进行的双轴蠕变测试，就是对工程中的高温设备和高温结构的运行与工作的实际呈现，最终能够建立蠕变速率和有效应力、温度、时间等完整要素的精确关联，该技术无需经过转化，即可直接应用于处于双轴应力状态的高温设备和高温结构的蠕变强度工程分析与设计。
附图说明
附图1为高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的示意图。
附图标记：1.充压泵、2.储压罐、3.压力调节阀、4.进气口压力表、5.电加热炉、6.激光测径仪照射位置、7.激光引伸计照射位置、8.热电偶、9.拉伸压缩系统、10.出口压力表、11.安全阀、12.阀门、13.试件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
参照附图，本发明高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统，包括充压泵1、储压罐2、压力调节阀3、进气口压力表4、电加热炉5、激光测径仪、激光引伸计、热电偶8、拉伸压缩系统9、出口压力表10、安全阀11、阀门12、试件13。
通过管路依次串联充压泵1、储压罐2、压力调节阀3、试件13、阀门12，所述的压力调节阀3与试件13的连接管路上并联进气口压力表4，所述的试件13和阀门12之间的连接管路上同时并联出口压力表10、安全阀11，所述的试件13为上下端密闭的压力容器，呈轴线沿着上下方向设置的圆筒结构，试件13的外壁上设置有电加热炉5，试件13上端、下端连接拉伸压缩系统9，试件13的上段、中段、下段分别设置一个热电偶8，电加热炉5设置有透明窗口，用于激光测径仪、激光引伸计照射到试件13上。
首先由充压泵1向储压罐2充气注压，使得储压罐内压力必须大于试件13极限内压力，达到某一设定值后，关闭充压泵1，在测试过程中充压泵1处于关闭状态；开启压力调节阀3，储压罐2向试件13注压，试件13内压由压力调节阀3调控，在试件13内压降低到设定压力 5％时进行补压，保持试件13内压力稳定在规定的范围，压力表4显示进口；阀门12用来启闭管路；出口压力表10显示试件13出气口压力；安全阀11为试件13的试验压力超出设定值时进行压力释放，以保证高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的安全。电加热炉5分上、中、下三段，对试件13进行加热，上、中、下三个热电偶8分别对应于电加热炉5上、中、下三段，布置于试件13上、中、下三个位置检测其温度；热电偶8与电加热炉5联动，测量和调控试件13上、中、下三区域的温度，保持其处于均衡稳定温度状态，例如不超出设定温度正负1摄氏度。激光测径仪测量试件径向应变，然后根据胡克定律，转换为周向应变；激光引伸计的照射位置7，即测量位置位于激光测径仪照射位置6正上方一个标准距离，即标距A，例如100mm，激光引伸计7与激光测径仪联动，在施加轴向拉伸或压缩载荷时测量轴向应变。拉伸压缩系统9，在对试件注压、施热过程中，对试件施加微量的轴向拉伸载荷，例如不超过30-50牛顿，使试件在膨胀或收缩以及蠕变过程中，保持试件13的轴线处于竖直方向；针对既受内压又受纵向拉伸或压缩作用的工况，对试件13在内部施压的基础上，施加轴向拉伸或压缩载荷，进行内压与外拉伸或压缩共同作用下的双轴蠕变测试。试件13为压力容器或管道，呈轴线沿着上下方向设置的圆筒结构，按工况条件进行设计制作，也可以直接选取薄壁金属管。
测试进行到第三蠕变阶段开始时，即加速蠕变、蠕变失效断裂阶段开始时，即检测到应变加速增长时，控制打开出气阀门12，停止电加热炉5加热，测试结束。
改变试件13的内压力p，再行测试，得到多个应变-时间，即ε-t曲线。改变试件13的温度T，重复前述操作，即得到该温度下的多个应变-时间，即ε-t曲线。建立蠕变与应力、温度、时间要素的关联，进行高温薄壁压力容器或管道双轴蠕变强度工程评估与设计。
实施例1
内压工况条件下的双轴蠕变测试：
a.由充压泵1向储压罐2充气注压，使得储压罐内压力大于试件13极限内压力，达到某一设定值后，关闭充压泵1，在测试过程中充压泵1处于关闭状态；开启压力调节阀3、关闭阀门12，储压罐2向试件13注压，试件13内压由压力调节阀3调控到设定值；电加热炉 5分上、中、下三段对试件13进行加热，通过热电偶8对试件13上、中、下三段分别检测的温度来控制电加热炉5对应的上、中、下三段的运行，使试件13处于设定温度T1，激光测径仪测量试件径向应变，然后根据胡克定律，转换为周向应变，激光引伸计在试件13上的照射位置7，位于激光测径仪照射位置6正上方一个标准距离，即标距A；拉伸压缩系统9，在对试件13注压、加热过程中，对试件施加30-50牛顿的轴向拉伸载荷，使试件在膨胀或收缩以及蠕变过程中，保持试件13的轴线处于竖直方向；
b.计算有效应力σ
试件13的筒壁产生三个方向的主应力
有效应力为
c.检测和计算有效应变ε
三个主应变增量
有效应变增量
其中，σ1、σ2、σ3分别为三轴方向的主应力，σθ、σz、σr分别为圆筒管周(环)向应力、轴向应力、径向应力，p为圆筒内压力，r为圆筒平均半径，δ为圆筒壁厚；σ为有效应力，ε为有效应变，dε有效应变增量，dε1、dε2、dε3分别为三个方向上的主应变增量，dεθ、 dεz、dεr分别为周向应变增量、轴向应变增量、径向应变增量。
由激光测径仪测得对应时间增量dt的径向应变增量dεr，经上式转换计算得到有效应变增量dε，据此得到对应时间t的有效应变ε；
d.构建和显示有效应力σ下的应变-时间曲线，即ε-t曲线；
e.测试结束：测试进行到第三蠕变阶段开始时，即加速蠕变、蠕变失效断裂阶段开始时，即检测到应变增长加速时，打开阀门12，电加热炉5停止加热，测试结束；
f.重述上述的步骤a-e，并通过压力调节阀3改变试件13的内压力p，改变一次试件13 的内压力p，进行一次测试，得到在温度T1下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线；
g.通过电加热炉5改变试件13上设定的温度Tn，重复上述的步骤a-e，在此设定的温度下，改变一次试件13的内压力p，进行一次测试，即可以得到该温度Tn下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线，其中n＝2……N的自然数，例如n＝5；
h.拟合应变-时间曲线，即ε-t曲线，对稳态蠕变阶段，即第二蠕变阶段ε关于时间t求导，即可得到稳态蠕变速率以及构建稳态蠕变速率/>与应力σ、温度T、时间t的关系，进而进行蠕变强度评估。
实施例2
内压与轴向拉伸或压缩共同作用工况条件下的双轴蠕变测试：
其实施与纯内压工况条件下的双轴蠕变测试基本相同，但由于施加了轴向拉伸或载荷，轴向应力发生改变，相应的主应变和有效应变也发生改变，具体实施如下：
a.由充压泵1向储压罐2充气注压，使得储压罐内压力大于试件13极限内压力，达到某一设定值后，关闭充压泵1，在测试过程中充压泵1处于关闭状态；开启压力调节阀3、关闭阀门12，储压罐2向试件13注压，试件13内压由压力调节阀3调控到设定值；电加热炉 5分上、中、下三段，对试件13进行加热，通过热电偶8测定试件13对的温度控制电加热炉5，试件13处于设定温度T1，激光测径仪测量试件径向应变，然后根据胡克定律，转换为周向应变，激光引伸计在试件13上的照射位置7，位于激光测径仪照射位置6正上方一个标准距离，即标距A；拉伸压缩系统9，在对试件13注压、加热过程中，对试件施加30-50牛顿的轴向拉伸载荷，使试件在膨胀或收缩以及蠕变过程中，保持试件13的轴线处于竖直方向；
b.拉伸压缩系统9加载轴向拉伸或压缩载荷，即产生外拉伸或压缩轴向应力σw
c.计算有效应力σ
轴向应力变为
相应的，有效应力则为
d.检测和计算有效应变ε
周向主应变增量为
轴向主应变增量为激光引伸计所测得的dεz＝dε2，径向主应变增量仍为激光测径仪所测得的dεr＝dε3，周(环)向主应变增量dεθ＝dε1按上式计算所得。有效应变增量为
其中，σw为轴向外拉伸(压缩)应力，σθ、σz、σr分别为圆筒管周(环)向应力、轴向应力、径向应力，p为圆筒内压力，r为圆筒管平均半径，δ为圆筒管壁厚；σ为有效应力，ε为有效应变，dε有效应变增量，dε1、dε2、dε3分别为三个方向上的主应变增量，dεθ、dεz、 dεr分别为周向应变增量、轴向应变增量、径向应变增量。
由此计算得到有效应变增量dε，从而得到对应时间t的有效应变ε；
e.构建和显示有效应力σ下的应变-时间曲线，即ε-t曲线；
f.测试结束：测试进行到第三蠕变阶段开始时，即加速蠕变、蠕变失效断裂阶段开始时，即检测到应变剧烈增长时，打开阀门12，电加热炉5停止加热，测试结束；
g.重述上述的步骤a-f，并通过压力调节阀3改变试件13的内压力p，改变一次试件13 的内压力p，进行一次测试，得到在温度T1下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线；
h.通过电加热炉5改变试件13上设定的温度Tn，重复上述的步骤a-f，在此设定的温度下，改变一次试件13的内压力p，进行一次测试，即可以得到该温度Tn下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线；其中n＝2……N的自然数，例如n＝5；
j.拟合应变-时间曲线，即ε-t曲线，对稳态蠕变阶段，即第二蠕变阶段ε关于时间t求导，即可得到稳态蠕变速率以及构建稳态蠕变速率/>与应力σ、温度T、时间t的关系，进而进行蠕变强度评估。
Claims (5)
1.一种使用高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的方法，其特征在于：高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统，包括充压泵(1)、储压罐(2)、压力调节阀(3)、激光测径仪、激光引伸计、热电偶(8)、拉伸压缩系统(9)、阀门(12)和试件(13)，充压泵(1)的出气口通过管路依次串联储压罐(2)、压力调节阀(3)、试件(13)和阀门(12)，所述的试件(13)为上下端密闭的压力容器，呈轴线沿着上下方向设置的圆筒结构，试件(13)的外侧设置有电加热炉(5)，试件(13)上端和下端连接拉伸压缩系统(9)，试件(13)上设置有热电偶(8)，所述的电加热炉(5)设置有透明窗口，用于激光测径仪和激光引伸计照射到试件(13)上；
还包括进气口压力表(4)、电加热炉(5)、出口压力表(10)和安全阀(11)，所述的压力调节阀(3)与试件(13)的连接管路上并联进气口压力表(4)，所述的试件(13)与阀门(12)之间的连接管路上同时并联出口压力表(10)和安全阀(11)；
所述的电加热炉(5)分上、中、下三段，对试件(13)进行加热，试件(13)上设置的上、中、下三个热电偶(8)分别对应于电加热炉(5)上、中、下三段；
高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的方法包括如下步骤：
a.由充压泵(1)向储压罐(2)充气注压，使得储压罐内压力大于试件(13)极限内压力，达到某一设定值后，关闭充压泵(1)，在测试过程中充压泵(1)处于关闭状态；开启压力调节阀(3)，关闭阀门(12)，储压罐(2)向试件(13)注压，试件(13)内压由压力调节阀(3)调控到设定值；电加热炉(5)分上、中、下三段对试件(13)进行加热，通过热电偶(8)对试件(13)上、中、下三段分别检测的温度来控制电加热炉(5)对应的上、中、下三段的运行，使试件(13)处于设定温度T1；激光测径仪测量试件径向应变，然后根据胡克定律，转换为周向应变，激光引伸计在试件(13)上的照射位置(7)，位于激光测径仪照射位置(6)正上方一个标准距离，即标距A；拉伸压缩系统(9)，在对试件(13)注压和加热过程中，对试件施加30-50牛顿的轴向拉伸载荷，使试件在膨胀或收缩以及蠕变过程中，保持试件(13)的轴线处于竖直方向；
b.计算有效应力σ
试件(13)的筒壁产生三个方向的主应力
σ3＝σr＝0
有效应力为
c.检测和计算有效应变ε
三个主应变增量
有效应变增量
其中，σ1、σ2、σ3分别为三轴方向的主应力，σθ、σz、σr分别为圆筒管周向应力、轴向应力、径向应力，p为圆筒内压力，r为圆筒平均半径，δ为圆筒壁厚；σ为有效应力，ε为有效应变，dε有效应变增量，dε1、dε2、dε3分别为三个方向上的主应变增量，dεθ、dεz、dεr分别为周向应变增量、轴向应变增量、径向应变增量；
由激光测径仪测得对应时间增量dt的径向应变增量dεr，经上式转换计算得到有效应变增量dε，据此得到对应时间t的有效应变ε；
d.构建和显示有效应力σ下的应变-时间曲线，即ε-t曲线；
e.测试结束：测试进行到第三蠕变阶段开始时，即加速蠕变或蠕变失效断裂阶段开始时，即检测到应变增长加速时，打开阀门(12)，电加热炉(5)停止运行，测试结束；
f.重复上述的步骤a-e，并通过压力调节阀(3)改变试件(13)的内压力p，改变一次试件(13)的内压力p，进行一次测试，得到在温度T1下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线；
g.通过电加热炉(5)改变试件(13)上设定的温度Tn，重复上述的步骤a-e，在此设定的温度下，改变一次试件(13)的内压力p，进行一次测试，即得到该温度Tn下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线；其中n＝2……N的自然数；
h.拟合应变-时间曲线，即ε-t曲线，对稳态蠕变阶段，即第二蠕变阶段ε关于时间t求导，即得到稳态蠕变速率以及构建稳态蠕变速率/>与应力σ、温度T和时间t的关系，进而进行蠕变强度评估。
2.一种使用高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的方法，其特征在于：高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统，包括充压泵(1)、储压罐(2)、压力调节阀(3)、激光测径仪、激光引伸计、热电偶(8)、拉伸压缩系统(9)、阀门(12)和试件(13)，充压泵(1)的出气口通过管路依次串联储压罐(2)、压力调节阀(3)、试件(13)和阀门(12)，所述的试件(13)为上下端密闭的压力容器，呈轴线沿着上下方向设置的圆筒结构，试件(13)的外侧设置有电加热炉(5)，试件(13)上端和下端连接拉伸压缩系统(9)，试件(13)上设置有热电偶(8)，所述的电加热炉(5)设置有透明窗口，用于激光测径仪和激光引伸计照射到试件(13)上；
还包括进气口压力表(4)、电加热炉(5)、出口压力表(10)和安全阀(11)，所述的压力调节阀(3)与试件(13)的连接管路上并联进气口压力表(4)，所述的试件(13)与阀门(12)之间的连接管路上同时并联出口压力表(10)和安全阀(11)；
所述的电加热炉(5)分上、中、下三段，对试件(13)进行加热，试件(13)上设置的上、中、下三个热电偶(8)分别对应于电加热炉(5)上、中、下三段；
高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的方法包括如下步骤：
a.由充压泵(1)向储压罐(2)充气注压，使得储压罐内压力大于试件(13)极限内压力，达到某一设定值后，关闭充压泵(1)，在测试过程中充压泵(1)处于关闭状态；开启压力调节阀(3)，关闭阀门(12)，储压罐(2)向试件(13)注压，试件(13)内压由压力调节阀(3)调控到设定值；电加热炉(5)分上、中、下三段，对试件(13)进行加热，通过热电偶(8)测定试件(13)对的温度控制电加热炉(5)，试件(13)处于设定温度T1；激光测径仪测量试件径向应变，然后根据胡克定律，转换为周向应变，激光引伸计在试件(13)上的照射位置(7)，位于激光测径仪照射位置(6)正上方一个标准距离，即标距A；拉伸压缩系统(9)，在对试件(13)注压和加热过程中，对试件施加30-50牛顿的轴向拉伸载荷，使试件在膨胀或收缩以及蠕变过程中，保持试件(13)的轴线处于竖直方向；
b.拉伸压缩系统(9)加载轴向拉伸或压缩载荷，即产生外拉伸或压缩轴向应力σw
c.计算有效应力σ
轴向应力变为
相应的，有效应力则为
d.检测和计算有效应变ε
周向主应变增量为
轴向主应变增量为激光引伸计所测得的dεz＝dε2，径向主应变增量仍为激光测径仪所测得的dεr＝dε3，周(环)向主应变增量dεθ＝dε1按上式计算所得，有效应变增量为
其中，σw为轴向外拉伸或压缩应力，σ1、σ2、σ3分别为三轴方向的主应力，σθ、σz、σr分别为圆筒管周向应力、轴向应力、径向应力，p为圆筒内压力，r为圆筒管平均半径，δ为圆筒管壁厚；σ为有效应力，ε为有效应变，dε有效应变增量，dε1、dε2、dε3分别为三个方向上的主应变增量，dεθ、dεz、dεr分别为周向应变增量、轴向应变增量、径向应变增量；
由此计算得到有效应变增量dε，从而得到对应时间t的有效应变ε；
e.构建和显示有效应力σ下的应变-时间曲线，即ε-t曲线；
f.测试结束：测试进行到第三蠕变阶段开始时，即加速蠕变或蠕变失效断裂阶段开始时，即检测到应变加速增长时，打开阀门(12)，电加热炉(5)停止运行，测试结束；
g.重复上述的步骤a-f，并通过压力调节阀(3)改变试件(13)的内压力p，改变一次试件(13)的内压力p，进行一次测试，得到在温度T1下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线；
h.通过电加热炉(5)改变试件(13)上设定的温度Tn，重复上述的步骤a-f，在此设定的温度下，改变一次试件(13)的内压力p，进行一次测试，即得到该温度Tn下的多个应变-时间曲线，即ε-t曲线，其中n＝2……N的自然数；
j.拟合应变-时间曲线，即ε-t曲线，对稳态蠕变阶段，即第二蠕变阶段ε关于时间t求导，即得到稳态蠕变速率ε，以及构建稳态蠕变速率ε与应力σ、温度T和时间t的关系，进而进行蠕变强度评估。
3.根据权利要求1或2所述的使用高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的方法，其特征在于：所述的步骤a中，进气口压力表(4)显示试件(13)进口压力降低到设定压力的5％时，通过压力调节阀(3)进行补压，保持试件(13)内压力稳定在设定的范围。
4.根据权利要求1或2所述的使用高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的方法，其特征在于：出口压力表(10)显示试件(13)出气口压力，安全阀(11)为试件(13)的试验压力超出设定值时，进行压力释放。
5.根据权利要求1或2所述的使用高温薄壁压力容器双轴蠕变测试系统的方法，其特征在于：所述的标距A为100mm。
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