CN117629804A - 用于双轴微动试验机的装置以及试验系统 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供一种用于双轴微动试验机的装置以及试验系统。双轴微动试验机包括第一轴和第二轴，装置包括第一夹持件、第二夹持件、固定件和安装件，试验系统包括双轴微动试验机和装置。其中，第一夹持件用于夹持传热管；第二夹持件用于夹持防振条；固定件固定安装于第一轴，第一夹持件固定于固定件的水平表面；通过安装件将第二夹持件安装至第二轴，第二夹持件与固定件的表面垂直以及传热管和防振条贴合。试验时，第一轴带动第一夹持件运动，第二轴带动第二夹持件运动，以导致传热管与防振条之间微动磨蚀。本申请的实施例提供的装置以及试验系统可使传热管与防振条二者稳定且垂直地紧密贴合，可以保证试验的准确性以及与工况的一致性。

Description

用于双轴微动试验机的装置以及试验系统

技术领域

本申请的实施例涉及用机械应力测试固体材料的强度特性，具体涉及一种用于双轴微动试验机的装置以及试验系统。

背景技术

这里的陈述仅仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

微动是指在机械振动、疲劳载荷、电磁振动、流致振动或热循环等交变载荷作用下，接触表面间发生的振幅极小的相对运动，通常可分为微动磨损、微动疲劳和微动腐蚀三类。在压水堆核电厂中，因流致振动作用，包括蒸汽发生器传热管、燃料包壳、控制棒在内的多个反应堆内的关键部件存在较为严重的微动现象，在其运行环境下，可能会存在微动磨损、微动疲劳和微动腐蚀三者的综合作用。这种情况极易引起材料的失效，进而影响核电厂的安全运行，造成核安全事故。

发明内容

在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本申请的实施例提供一种用于双轴微动试验机的装置以及试验系统。其中，双轴微动试验机用于在高温高压水的环境下测试蒸汽发生器的传热管和蒸汽发生器的防振条之间的微动磨蚀，双轴微动试验机包括第一轴和第二轴，第一轴与第二轴相互垂直，第一轴设置成沿第一预定方向运动、第二轴设置成沿第二预定方向运动，其中第一预定方向与第二预定方向垂直。

第一方面，本申请的实施例提供一种用于双轴微动试验机的装置，该装置可以用于将传热管以及防振条装夹至测试位置进行微动磨蚀测试。该装置包括第一夹持件、第二夹持件、固定件以及安装件。第一夹持件用于夹持传热管；第二夹持件用于夹持防振条；固定件设置成固定安装于第一轴，固定件设置成具有水平的表面，第一夹持件固定于固定件的表面。在试验时，采用安装件对第二夹持件进行安装，以使第二夹持件安装至第二轴，并且第二夹持件与固定件的表面垂直以及传热管与防振条贴合；在试验时，第一轴带动第一夹持件运动、第二轴带动第二夹持件运动，以导致传热管与防振条之间微动磨蚀。

第二方面，本申请的实施例还提供一种试验系统，该系统用于在高温高压水的环境下测试蒸汽发生器的传热管和蒸汽发生器的防振条之间的微动磨蚀，该系统包括双轴微动以及本申请的第一方面的实施例提供的装置，利用本申请的第一方面的实施例提供的装置能够将传热管以及防振条装夹至双轴微动试验机的双轴上，使得对传热管以及防振条进行微动磨蚀测试。

利用本申请的实施例提供的装置以及试验系统能够使传热管与防振条在双轴微动试验过程中，保持完全垂直与紧密贴合，能够保证双轴微动试验与实际工况的一致性；同时还能够保证传热管与防振条在试验过程中的夹持稳定性，能够保证试验结果的准确性。

附图说明

通过下文中参照附图对本申请的实施例所作的描述，本申请的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本申请有全面的理解。

图1是本申请的实施例提供的用于双轴微动试验机的装置的结构示意图。

图2是本申请的实施例提供的安装件与第二夹持件、防振条连接的拆解示意图。

图3是本申请的实施例提供的与防振条连接的第二夹持件安装到第二轴上的拆解示意图。

图4a是本申请的实施例提供的用于双轴微动试验机的装置的一种第一夹持件的结构示意图。

图4b是本申请的实施例提供的用于双轴微动试验机的装置的另一种第一夹持件的结构示意图。

图5是本申请的实施例提供的第一夹持件夹持传热管的拆解示意图。

图6是本申请的实施例提供的第一夹持件与固定件连接并且安装到第一轴的拆解示意图。

图7是本申请的实施例提供的试验系统的结构示意图。

附图标记说明：

100、试验系统；

10、装置；11、第一夹持件；111、配合部；112、固定配合部；12、第二夹持件；121、第一夹持构件；122、第二夹持构件；123、第二固定空间；13、固定件；131、第一固定构件；132、第二固定构件；133、第一固定空间；14、安装件；141、第一构件；1411、第一安装孔；1412、贯穿部；142、第二构件；1421、第二安装孔；1422、容纳部；1423、凹部；15、配合件；151、配合孔；

20、双轴微动试验机；21、第一轴；22、第二轴；

30、防振条；

40、传热管。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请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申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

针对反应堆内存在的微动现象，目前国内外已经开展多种研究以对存在微动现象部件的性能和寿命进行评估，并开发了多种形式的微动试验机，传统的微动试验机多采用单轴构造，仅在一个方向提供一定振幅，另一方向提供恒定法向力，无冲击作用，然而随着行业的发展，为开展多种形式的微动试验，当前更为先进的微动试验机多采用可以实现法向-切向两个方向的微动的双轴构造，可以完成冲击、滑动、冲击-滑动组合等多种形式的微动试验，并且微动试验环境多为高温高压并存在一定化学物质的复杂水环境。针对传统微动试验机，目前已经开发出的微动试验设备包括高温高压水管板接触式微动磨损用夹具、球-板接触式高温高压水切向微动磨损试验夹具、微动磨损试验夹具、微动摩擦磨损试验夹具等。

这些设备只适用于切向滑动微动试验，不适用于冲击、冲击-滑动组合微动试验，无法保证冲击、冲击-滑动组合微动试验过程中试验样品夹持的稳定性；同时也没有设置相关夹具安装工具，不能保证传热管和防振条在试验过程中完全垂直并紧密贴合，容易造成较大的误差，影响试验结果；并且，这些设备也无法模拟实际工况下的传热管和防振条的接触形式。

针对上述技术问题的至少一个方面，本申请的实施例提供一种用于双轴微动试验机的装置以及试验系统，如图1和图7所示，图1示出本申请的实施例提供的用于双轴微动试验机的装置10的结构示意图，图7示出本申请的实施例提供的试验系统100的结构示意图(部分结构并未在图1和图7中示出)。

其中，双轴微动试验机20用于在高温高压水的环境下测试蒸汽发生器的传热管40和蒸汽发生器的防振条30之间的微动磨蚀，双轴微动试验机20包括第一轴21和第二轴22，第一轴21与第二轴22相互垂直，第一轴21设置成沿第一预定方向运动、第二轴22设置成沿第二预定方向运动，其中第一预定方向与第二预定方向垂直。

第一方面，本申请的实施例提供一种用于双轴微动试验机20的装置10，该装置10可以用于将传热管40以及防振条30装夹至测试位置进行微动磨蚀测试。该装置包括第一夹持件11、第二夹持件12、固定件13以及安装件14。第一夹持件11用于夹持传热管40；第二夹持件12用于夹持防振条30；固定件13设置成固定安装于第一轴21，固定件13设置成具有水平的表面，第一夹持件11固定于固定件13的表面。在试验时，采用安装件14对第二夹持件12进行安装，以使第二夹持件12安装至第二轴22，并且第二夹持件12与固定件13的表面垂直以及传热管40与防振条30贴合；在试验时，第一轴21可以带动第一夹持件11运动、第二轴22可以带动第二夹持件12运动，以导致传热管40与防振条30之间微动磨蚀。

第二方面，本申请的实施例还提供一种试验系统100，试验系统100用于在高温高压水的环境下测试蒸汽发生器的传热管40和蒸汽发生器的防振条30之间的微动磨蚀，试验系统100可以包括双轴微动试验机20和装置10，利用装置10能够将传热管40以及防振条30装夹至双轴微动试验机20的双轴上，使得对传热管40以及防振条30进行微动磨蚀测试。

利用本申请的实施例提供的装置10以及试验系统100能够使传热管40与防振条30在双轴微动试验过程中，保持完全垂直与紧密贴合，能够保证双轴微动试验与实际工况的一致性；同时还能够保证传热管40与防振条30在试验过程中的夹持稳定性，能够保证试验结果的准确性。

相比于目前的微动试验设备，本申请的实施例提供的装置10可以与双轴微动试验机20相适应，进行冲击、滑动、冲击-滑动组合等多种形式的微动试验，试验过程更符合实际工况的管-面接触形式；同时，本申请的实施例提供的装置10还能够进行不同载荷、频率、位移等参数下的微动试验研究，能更好的对实际工况下反应堆内存在微动现象的部件的寿命以及性能进行评估。

在一些实施例中，装置10还可以用于燃料包壳格架板、燃料包壳管的微动试验。

在一些实施例中，传热管40和防振条30还设置有孔，以便于对其进行固定。在实施例中，防振条30可以根据尺寸的变化相应得调整开孔位置。

如图4a、图4b所示，其分别示出本申请的实施例提供的用于双轴微动试验机20的装置10的两种第一夹持件11的结构示意图，其中图4a中示出的第一夹持件11可以用于传热管40纵向放置的微动试验，图4b示出的第一夹持件11可以用于传热管40横向放置的微动试验，在实际试验过程中，可以根据不同的试验需要选择第一夹持件11的类型。

如图5所示，其示出本申请的实施例提供的第一夹持件11夹持传热管40的拆解示意图，在一些实施例中，装置10还可以包括配合件15。

第一夹持件11可以包括与传热管40配合的配合部111，配合部111与传热管40相贴合，可以通过配合件15将第一夹持件11与传热管40固定，配合件15上设置有配合孔151，可以通过配合件15上的配合孔151将第一夹持件11与传热管40固定。

第一夹持件11还可以包括固定配合部112，第一夹持件11可以通过固定配合部112与固定件13固定。固定配合部112可以包括有通孔，可以通过通孔实现固定。

第一夹持件11设置有配合部111的侧面与第一夹持件11设置有固定配合部112的侧面可以相互垂直。

在一些实施例中，配合件15和配合部111的尺寸大小可以根据夹持管的尺寸进行调整。

在一些实施例中，可以使用螺钉实现第一夹持件11与传热管40的固定，其中，螺钉的直径可以为6mm，相应的，配合孔151的直径也可以为6mm。

在一些实施例中，可以使用螺钉实现第一夹持件11与固定件13的固定，其中，螺钉可以为多个。

如图2所示，其示出本申请的实施例提供的安装件14与第二夹持件12、防振条30连接的拆解示意图，在一些实施例中，安装件14还可以包括第一构件141以及第二构件142，第一构件141与第二构件142可以相互垂直并且一体成型；安装件14的第一构件141上可以设置有第一安装孔1411、在第二构件142上可以设置有第二安装孔1421。

在试验时，可以采用安装件14对第二夹持件12进行安装，可以利用第一安装孔1411将安装件14固定至固定件13；可以利用第二安装孔1421将第二夹持件12固定至安装件14，将第二夹持件12安装至第二轴22，并使第二夹持件12固定有防振条30的表面与固定件13固定第一夹持件11的表面垂直。

在第二夹持件12安装至第二轴22后，可以从固定件13拆卸安装件14。

通过安装件14可以实现快速准确地将第一夹持件11和第二夹持件12装夹到合适的位置，以开展微动试验；同时还可以使传热管40与防振条30完全垂直并且紧密贴合，可以保证试验结果的准确性。

在一些实施例中，第二构件142还可以设置有容纳部1422，在第二夹持件12固定至安装件14时，防振条30可以收容在容纳部1422内，便于安装第二夹持件12。

如图3所示，其示出本申请的实施例提供的与防振条30连接的第二夹持件12安装到第二轴22上的拆解示意图，在一些实施例中，第二夹持件12可以包括第一夹持构件121以及第二夹持构件122，第一夹持构件121可以与第二夹持构件122固定连接，并且第一夹持构件121与第二夹持构件122固定连接之后可以形成第二固定空间123，第二轴22可以被固定于第二固定空间123。第一夹持构件121还可以用于固定防振条，并且在将第二夹持件12安装至第二轴22时可以与安装件14固定。

在一些实施例中，第一夹持构件121还设置有孔，孔内可以安装有螺钉，可以通过螺钉实现对防振条30的固定。在实施例中，安装螺钉的孔以及螺钉可以根据防振条的规格调整其位置和尺寸。

在一些实施例中，第二夹持构件122还设置有孔，孔内可以安装有螺钉，可以通过螺钉固定第二轴22。

如图6所示，其示出本申请的实施例提供的第一夹持件11与固定件13连接并且安装到第一轴21的拆解示意图，在一些实施例中，固定件13可以包括第一固定构件131以及第二固定构件132，第一固定构件131可以与第二固定构件132固定连接，并且，第一固定构件131与第二固定构件132固定连接之后可以形成第一固定空间133，第一轴21可以被固定于第一固定空间133，第一固定构件131可以与第一夹持件11固定连接。

在一些实施例中，第一固定构件131可以设置有不同类型的孔，孔内可以安装有螺钉。一种可以用于固定第一轴21，一种可以用来与第一夹持件11固定连接。

在一些实施例中，第二构件142在与第二夹持件12装配的侧部可以设置有凹部1423，在第二夹持件12安装至第二轴22时，第二夹持件12可以与凹部1423配合，以便于更好地实现第二构件142与第二夹持件12的连接。

在一些实施例中，第一构件141的设置第一安装孔1411的侧部可以设置有贯穿部1412，贯穿部1412可以形成操作空间，利用操作空间能够操作第二夹持件12与安装件14的固定作业。

在一些实施例中，试验系统100还可以包括高温高压水容器，装夹至双轴微动试验机20的双轴的传热管40以及防振条30可以置于高温高压水容器内。

下面结合具体实施例详细说明利用本申请的实施例提供的装置10和试验系统100开展双轴微动试验的过程。

在实施例中，传热管40可以采用690合金蒸汽发生器的传热管，管外径可以为19.05mm，壁厚可以为1.09mm，长度可以为15mm；防振条30可以为405不锈钢，尺寸可以为30mm×12mm×4mm。

将传热管40与第一夹持件11固定连接，使第一夹持件11可以夹持传热管40；将防振条30与第二夹持件12固定连接，使第二夹持件12可以夹持防振条30；将固定件13安装于第一轴21，并将第一夹持件11固定于固定件13的水平表面；将安装件14通过第一安装孔1411安装到固定件13上，通过第二安装孔1421将第二夹持件12固定至安装件14，通过安装件14将第二夹持件12安装至第二轴22，并使第二夹持件12固定有防振条30的表面与固定件13固定第一夹持件11的表面垂直，将安装件14卸下；启动双轴微动试验机20，使第一轴21带动第一夹持件11进而带动传热管40沿第一方向运动，第二轴22带动第二夹持件12进而带动防振条30沿第二方向运动，以使传热管40与防振条30之间微动磨蚀。

试验过程中的温度可以为285℃，压力可以为8.7MPa，法向载荷可以为F＝40sin[(t/30)×2×π]+40N，振动频率可以为30Hz，振幅可以为±150μm，试验次数可以为100万次。

试验完成后，观察传热管40与防振条30上的磨痕形貌，可以看到磨痕宽度均匀，呈直线型，说明在试验过程中，传热管40与防振条30几乎完全保持垂直并且紧密贴合；并且试验过程中，夹持稳定性较好，受力均匀。

对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于双轴微动试验机的装置，所述双轴微动试验机用于在高温高压水的环境下测试蒸汽发生器的传热管和蒸汽发生器的防振条之间的微动磨蚀，所述装置用于将所述传热管以及所述防振条装夹至测试位置进行微动磨蚀测试，

所述双轴微动试验机包括第一轴和第二轴，所述第一轴与所述第二轴相互垂直，所述第一轴设置成沿第一预定方向运动、所述第二轴设置成沿第二预定方向运动，其中所述第一预定方向与所述第二预定方向垂直；

所述装置包括，第一夹持件、第二夹持件、固定件以及安装件；

所述第一夹持件用于夹持所述传热管；

所述第二夹持件用于夹持所述防振条；

所述固定件设置成固定安装于所述第一轴，所述固定件设置成具有水平的表面，所述第一夹持件固定于所述固定件的所述表面，

在试验时，采用所述安装件对所述第二夹持件进行安装，以使所述第二夹持件安装至所述第二轴，并且所述第二夹持件与所述固定件的所述表面垂直以及所述传热管与所述防振条贴合；

在试验时，所述第一轴带动所述第一夹持件运动、所述第二轴带动所述第二夹持件运动，以导致所述传热管与所述防振条之间微动磨蚀。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

还包括配合件；

所述第一夹持件包括与所述传热管配合的配合部，所述配合部与所述传热管相贴合，通过所述配合件将所述第一夹持件与所述传热管固定；

所述第一夹持件包括固定配合部，通过所述固定配合部与所述固定件固定，

所述第一夹持件设置有所述配合部的侧面与所述第一夹持件设置有所述固定配合部的侧面相互垂直。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述安装件包括第一构件以及第二构件，所述第一构件与所述第二构件相互垂直并且一体成型；所述安装件的所述第一构件上设置有第一安装孔、在所述第二构件上设置有第二安装孔；

在试验时，采用所述安装件对所述第二夹持件进行安装时，利用所述第一安装孔将所述安装件固定至所述固定件；

利用所述第二安装孔将所述第二夹持件固定至所述安装件，将所述第二夹持件安装至所述第二轴，并使所述第二夹持件固定有所述防振条的表面与所述固定件固定所述第一夹持件的表面垂直；

在所述第二夹持件安装至所述第二轴后，从所述固定件拆卸所述安装件。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，

所述第二构件设置有容纳部，在所述第二夹持件固定至所述安装件时，所述防振条收容在所述容纳部内。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述第二夹持件包括第一夹持构件以及第二夹持构件，所述第一夹持构件与所述第二夹持构件固定连接，并且所述第一夹持构件与所述第二夹持构件固定连接之后形成固定空间，所述第二轴被固定于所述固定空间；

所述第一夹持构件用于固定防振条，并且在将所述第二夹持件安装至所述第二轴时与所述安装件固定。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述固定件包括第一固定构件以及第二固定构件，所述第一固定构件与所述第二固定构件固定连接，并且，所述第一固定构件与所述第二固定构件固定连接之后形成固定空间，所述第一轴被固定于所述固定空间，

所述第一固定构件与所述第一夹持件固定连接。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，

所述第二构件在与所述第二夹持件装配的侧部设置有凹部，在所述第二夹持件安装至所述第二轴时，所述第二夹持件与所述凹部配合。

8.根据权利要求3所述的装置，其中，

在所述第一构件的设置第一安装孔的侧部设置有贯穿部，所述贯穿部形成操作空间，利用所述操作空间能够操作所述第二夹持件与所述安装件的固定作业。

9.一种试验系统，其用于在高温高压水的环境下测试蒸汽发生器的传热管和蒸汽发生器的防振条之间的微动磨蚀，其包括双轴微动试验机以及权利要求1-8任一项所述的装置，利用所述装置能够将所述传热管以及所述防振条装夹至所述双轴微动试验机的双轴上，使得对所述传热管以及所述防振条进行微动磨蚀测试。

10.根据权利要求9所述的试验系统，还包括高温高压水容器，装夹至所述双轴微动试验机的双轴的所述传热管以及所述防振条置于所述高温高压水容器内。