CN207882044U - 一种蠕变持久试验机用样品快速冷却设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种蠕变持久试验机用样品快速冷却设备，应用于金属材料长时蠕变持久性能测试和寿命评估过程中的组织结构分析。本实用新型采用液氮冷却环境箱托架和轨道移动定位设计，可以在蠕变持久试验进行到规定时间时，快速的将液氮冷却环境箱移动至蠕变持久试验机高温加热炉位置并与其开口对接，准确定位后，迅速完成液氮冷却环境箱与高温加热炉之间的切换，利用环境箱液氮冷却系统实现高温蠕变持久测试样品的快速冷却。在材料高温蠕变持久试验过程中通过快速冷却保持材料实时组织结构特征，解决了高温蠕变持久测试样品组织结构在线实时分析难题。该设备方法简便易行，在高温测试样品快速冷却处理中容易实现，可实现工业化生产。

Description

一种蠕变持久试验机用样品快速冷却设备

技术领域

本实用新型属于长时连续蠕变持久性能测试和组织结构分析技术领域，具体涉及一种蠕变持久试验机用样品快速冷却设备。

背景技术

实际运行过程中，火电机组关键部件比如：高温锅炉管、高温联箱、高温管道等都处于高温高压环境下，蠕变损伤是其主要的失效形式。开展材料的蠕变损伤机理、损伤规律等研究是材料研发，构件设计、寿命预测和可靠性评估必须参考的材料基本高温信息之一。

材料的蠕变损伤一方面为部件因蠕变造成的不可逆的永久塑性变形，另一方面则是部件用材料因微观组织老化引起的性能劣化。除应力和温度条件外，材料的蠕变损伤也与时间有关，是一个长时累积的破坏过程，工程界定义某一温度下材料10万小时蠕变断裂时所对应的应力，为材料该温度下的蠕变断裂强度或持久强度极限，并规定其为高温结构材料设计的依据。

早在20世纪30年代，材料一定温度下的蠕变断裂试验不可能连续进行10万小时，其持久强度极限很难通过试验实测获得，因此，研究人员陆续提出了各种高温结构材料持久强度外推方法。随着科学技术的不断发展，大量10万甚至20万小时蠕变断裂数据的出现，科研尤其是工程技术人员对外推方法进行了不断的检验、分析总结和优化，形成了现有基于持久强度的“等温外推模型”、“时间-温度参数模型”、“Robinson寿命消耗法”，基于蠕变变形的“θ预测法”、“蠕变曲线外推模型”和基于断裂力学的“蠕变损伤开裂和裂纹扩展模型”等构成的材料长时蠕变寿命外推方法体系。

材料长时蠕变寿命外推方法中，基于持久强度和蠕变变形的寿命外推模型需要大量的蠕变性能数据支撑。此外，火电机组用材料服役后的组织结构老化现象非常严重，而且不同部件不同材料的老化状况千差万别，会造成材料蠕变寿命外推方法的不确定性。因此，进行材料长时蠕变性能测试的同时，详细分析材料蠕变损伤机理及蠕变过程中的组织结构老化规律，并据此修正蠕变寿命外推模型也是非常重要的工作。

目前，材料蠕变持久过程中的组织结构分析大多是试验结束后样品随炉冷却再采用离线分析手段进行的，获得的组织结构特征与材料高温蠕变实时运行过程中信息存在一定差异。因此，在现有蠕变持久试验设备中设计测试样品快速冷却系统，形成新型材料长时蠕变损伤测试设备，获取并积累火电机组用关键材料精确的长时蠕变组织结构数据，揭示火电机组用材料长时运行过程中的蠕变损伤机理、和组织结构老化规律，为火电机组关键高温部件/材料高可靠性的蠕变寿命评估外推方法及其工程化应用提供基础技术支撑，对我国火电机组用材料的国产化研发，机组高温构件的设计及电站的安全运行有着重要的经济和社会意义。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种蠕变持久试验机用样品快速冷却设备，所述快速冷却设备包括高温加热炉支架和试验主机，所述高温加热炉支架为四立柱结构，所述四立柱结构下端与试验主机连接；

进一步地，所述四立柱结构上端配置两条支架直线滑轨；高温加热炉底座下底面设有配合支架直线滑轨的滑轮；所述试验主机用高温加热炉置于高温加热炉底座上；

进一步地，所述快速冷却设备还包括移动小车和液氮冷却环境箱，所述移动小车包括环境箱底座、脚轮、液氮罐移动箱和移动小车直线滑轨，所述环境箱底座下端设有配合移动小车直线滑轨的滑轮，并置于移动小车直线滑轨之上；

进一步地，所述液氮冷却环境箱置于移动小车的环境箱底座之上；

进一步地，所述液氮冷却环境箱上端设有液氮气体入口，所述液氮气体入口通过卡套接头与输送液氮气体的精密无缝钢管上端连接；

进一步地，所述精密无缝钢管下端与液氮罐连接，并在液氮罐的出气端设计减压阀和球阀开关；

进一步地，液氮罐放置于移动小车液氮罐移动箱内；

本实用新型的有益效果如下：

通过液氮冷却环境箱、移动小车、导轨等的精确定位设计以及工作人员的合理配置，蠕变持久试验进行到特定时间时，利用样品快速冷却设备可在5s内实现液氮冷却环境箱和高温加热炉的切换，完成高温蠕变测试样品的快速冷却。

附图说明

图1为本实用新型蠕变持久试验机用样品快速冷却设备总装图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。下面为本实用新型的举出最佳实施例：

如图1所示，本实用新型提供所述一种蠕变持久试验机用样品快速冷却设备，采用电阻炉加热的高温蠕变持久试验机，其详细设计及结构体现如下：

1）：蠕变持久试验机主机1之上设计高温加热炉支架，支架采用四立柱结构4，立柱结构4下端与试验主机1连接，立柱结构4上端配置两条支架直线滑轨5；高温加热炉底座6下底面设计有配合支架直线滑轨的滑轮7，并置于支架直线滑轨5之上，可实现高温加热炉底座6在支架直线滑轨5上的自由移动；蠕变持久试验机用高温加热炉2置于高温加热炉底座6之上。

2）：移动小车由环境箱底座8、脚轮9、液氮罐移动箱10、移动小车直线滑轨11等构成。环境箱底座8下端设计有配合移动小车直线滑轨的滑轮12，并置于移动小车直线滑轨11上，可实现环境箱底座8在移动小车直线滑轨11上的自由移动。

3）:液氮冷却环境箱3与试验机用高温加热炉2采用相同的外形结构设计，置于移动小车的环境箱底座之上8；液氮冷却环境箱3上端设计有液氮气体入口13，气体入口13通过卡套接头与输送液氮气体的精密无缝钢管14上端连接；精密无缝钢管14下端与液氮罐连接，并在液氮罐的出气端设计减压阀和球阀开关；液氮罐放置于移动小车液氮罐移动箱10内。

5): 液氮冷却环境箱3，液氮气体入口13，精密无缝钢管14，减压阀，球阀开关和液氮罐构成环境箱液氮冷却系统。

4):当蠕变持久试验进行到规定时间时，移动小车将液氮冷却环境箱3、液氮罐等移动到试验机主机1处，利用定位装置15将移动小车直线滑轨11与高温加热炉支架直线滑轨5对接定位并锁紧。利用移动小车直线11滑轨，移动液氮冷却环境箱3，将其与高温加热炉2对接，并用定位套和销子16将液氮环境箱3和高温加热炉2固定在一起。

5)：打开将液氮环境箱3和高温加热炉2至固定角度，同时快速移动液氮冷却环境箱3和高温加热炉2，并开启环境箱液氮冷却系统，待液氮冷却环境箱3移动至高温加热炉2原有工作位置时，关闭液氮环境箱3和高温加热炉2，实现测试样品的快速冷却。

通过液氮冷却环境箱、移动小车、导轨等的精确定位设计以及工作人员的合理配置，蠕变持久试验进行到特定时间时，利用样品快速冷却设备可在5s内实现液氮冷却环境箱和高温加热炉的切换，完成高温蠕变测试样品的快速冷却。

与现有测试设备相比，本实用新型的特点在于，能够在蠕变持久试验进行到规定时间时，快速完成液氮环境箱和高温加热炉的切换，实现高温蠕变测试样品的快速冷却。

本实用新型在使用时：为获得P92耐热钢650℃蠕变持久过程中组织结构演变规律，需开展材料650℃-10h/60h/120h/180h/300h蠕变持久中断试验。试验开始时，利用高温蠕变持久试验机正常进行高温蠕变持久试验的设计、运行，待试验至目标试验时间：10h/60h/120h/180h/300h时，利用移动小车完成本实用新型中液氮冷却环境箱与试验机高温加热炉之间的对接、切换，切换的同时开启环境箱的液氮冷却系统，实现P92耐热钢650℃蠕变持久测试样品的快速冷却，保持其实时组织结构特征，完成材料650℃蠕变持久过程中的组织结构演变分析。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种蠕变持久试验机用样品快速冷却设备，其特征在于，所述快速冷却设备包括高温加热炉支架和试验主机(1)，所述高温加热炉支架为四立柱结构(4)，所述四立柱结构(4)下端与试验主机(1)连接，所述四立柱结构(4)上端配置两条支架直线滑轨(5)；高温加热炉底座(6)下底面设有配合支架直线滑轨(5)的滑轮(7)；所述试验主机用的高温加热炉(2)置于高温加热炉底座(6)上，所述快速冷却设备还包括移动小车和液氮冷却环境箱(3)，所述移动小车包括环境箱底座(8)、脚轮(9)、液氮罐移动箱(10)和移动小车直线滑轨(11)，所述环境箱底座(8)下端设有配合移动小车直线滑轨(11)的滑轮(12)，并置于移动小车直线滑轨(11)上，所述液氮冷却环境箱(3)置于移动小车的环境箱底座(8)之上，所述液氮冷却环境箱(3)上端设有液氮气体入口(13)，所述液氮气体入口(13)通过卡套接头与输送液氮气体的精密无缝钢管(14)上端连接，所述精密无缝钢管(14)下端与液氮罐连接，并在液氮罐的出气端设计减压阀和球阀开关，液氮罐放置于移动小车液氮罐移动箱(10)内。

2.根据权利要求1所述的快速冷却设备，液氮冷却环境箱(3)，液氮气体入口(13)，精密无缝钢管(14)，减压阀，球阀开关和液氮罐构成环境箱液氮冷却系统。