CN2217798Y - 弹簧恒载应力腐蚀试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一用于研究金属材料在气体环境中应力腐蚀断裂行为的试验装置，其特点是试样安装在支架内的上、下卡头之间，并被密封在一个密封容器内，通过压缩弹簧和移动加载螺杆实现加载，密封容器包括便于加载的波纹管动密封，拆装方便的钟罩密封及便于监测的电测孔密封，以维持气态环境，其特点是加载精确而方便，环境气氛稳定可靠，试样拆装方便，可适用于任何气体环境中金属材料的应力腐蚀试验研究。
Description
本实用新型涉及一种用于研究金属材料在气体环境中应力腐蚀断裂行为的试验装置。
应力腐蚀断裂是由于在应力和腐蚀环境联合作用下所引起的腐蚀断裂过程。它在化学工业和石油工业中常见。在宇航工业和原子能工业中使用的超高强度的材料，在腐蚀性极低的环境中也可能会发生应力腐蚀断裂。因此研究和解决应力腐蚀断裂问题日趋重要。
目前研究应力腐蚀的方法较多，如电化学法、U形弯曲法、悬臂粱法、慢速拉伸法等。为了模拟设备现场受力条件一般选用恒载荷法，其突出优点是试样的外加应力可以精确测得，是一种定量的试验方法。加载的方式有砝码加载和弹簧加载。后者的优点是体积小、操作灵活。腐蚀环境有液体和气体两种。研究液态环境的力学试验机在国内已有产品，但专门研究气体环境的金属力学试验机在国内尚未见到。国外也仅报导过弹簧加载应力腐蚀试验装置的原理性示意图，其中主要存在以下两个问题：一是加高载荷时试样的延伸可能引起弹簧的松驰或加力的扭转造成载荷不准；二是无法解决既保证腐蚀性气氛的密封，又使拆装样品方便的问题。
本实用新型的目的是设计一种弹簧加载载荷恒定、准确，腐蚀性气氛密封性好，试样拆装方便的弹簧恒载应力腐蚀试验装置。
本实用新型是这样实现的：一种弹簧恒载应力腐蚀试验装置，它包括弹簧加载部件，与弹簧加载部件连接的试样安装支架，以及密封试样使其维持气态环境的密封容器。其中所说的弹簧加载部件包括由支撑杆连接的圆形顶板和上法兰，位于圆形顶板和上法兰之间的安装在支撑杆上的沿支撑杆可上下移动的圆形加载板，圆形加载板和顶板中央开有通孔，设置在圆形加载板和上法兰之间的加载弹簧，穿过顶板和加载板中央通孔、位于加载弹簧中心线上由加载螺母与加载板支撑连接的加载螺杆；所说的试样安装支架呈筒状花篮形，它与上法兰连接，支架内设有可拆卸的上卡头和下卡头；所说的密封容器包括波纹管和下端封闭的钟罩形筒体，波纹管上部与波纹管接头密封连接，该接头上端与加载螺杆连接，下端经位于波纹管中央的连接杆与上卡头连接，钟罩形筒体罩在支架外，其上端设有下法兰，经下法兰与上法兰密封连接，钟罩形筒体的侧壁上还设有密封电测接头和通气用阀座。
利用本实用新型将试样安装在支架内的上、下卡头之间，通过压缩弹簧、固定向上移动的螺杆实现加载，试样被密封在真空容器内，用以维持气态介质环境。密封容器包括便于加载的波纹管动密封，拆装方便的钟罩形筒体密封和便于监测的电测接头密封，确保试验环境的可靠性。采用弹簧、螺杆加载方式除具有占空间小、灵活方便外，为了确保加载精度，选用经过消除松驰预处理的50CrV钢制弹簧，在最大工作载荷范围内，其弹性系数有良好的线性，载荷松驰量(3％，载荷精度为±5％，载荷循环次数可达104。上、下卡头采用相互垂直的销钉连接，确保了试样偏心率小，防止加载扭转。所以本实用新型具有加载精确、方便，环境气氛稳定可靠，试样拆装方便等优点，可用于任何气体环境中的金属材料应力腐蚀试验研究，而且可采用串联方式在同一装置上做多样平行试验。
现结合附图和实施例对本实用新型做具体描述：
图1为弹簧恒载应力腐蚀试验装置结构示意图。
如图1所示，一种弹簧恒载应力腐蚀试验装置，它包括弹簧加载部件30，与弹簧加载部件30连接的试样安装支架14，以及密封试样使其维持在气态环境中的密封容器31。其中，弹簧加载部件30包括由3根支撑杆1螺纹连接的圆形顶板18和上法兰8，位于圆形顶板18和上法兰8之间的安装在支撑杆1上沿支撑杆1可上下移动的圆形加载板3，加载板3和顶板18中央均开有通孔，设置在加载板3和上法兰8之间的加载弹簧5，穿过顶板18和加载板3中央通孔位于加载弹簧5中心线上的加载螺杆4，加载螺杆4由加载螺母2与加载板3支撑连接；试样安装支架14呈筒状花篮形，其上端插入上法兰8底侧所开设的环形槽内，支架14内设有可拆卸的上卡头11和下卡头15；密封容器31包括波纹管7和下端封闭的钟罩形筒体17，波纹管7上部与波纹管接头6密封连接，波纹管接头5和波纹管7外设有保护套筒19，其侧向用销钉与波纹管接头6定位连接。波纹管接头6上端与加载螺杆4内螺纹连接，下端与一位于波纹管7中央的连接杆20内螺纹连接。上卡头11与连接杆20下端用双向销钉10连接，下卡头15用另一双向销钉16安装在支架14底端所设的活动底板24上。双向销钉10和16相互垂直，以满足偏心率小的要求。钟罩形筒体17罩在支架14外，其上端焊有下法兰9，上法兰8与下法兰9密封连接。钟罩形筒体17的侧壁上焊有电测接头12和φ3阀座13。在电测接头12中导线通过密封的电测孔，用以测量样品的裂纹扩展速率。φ3阀座13用以控制进入气体的流量。
在本实施例中，加载弹簧5采用经消除松驰预处理的50CrV钢制成，其总圈数为9±0.2，工作圈数为7，直径φ72mm，丝径φ13mm，总长150mm，伸长长度为1600mm；波纹管7为不锈钢制品，外径φ50mm，内径φ35mm，厚度约为0.2mm，波纹数为16；其余部件也为不锈钢制品。
使用时，将板条状试样放在上卡头11和下卡头15之间，卡头销子22穿过试样两端的固定孔，用顶丝23拧紧垫片21将试样夹紧，上卡头11用双向销钉10安装在连接杆20上，将支架14套在试样外并插入上法兰8底部，下卡头15用双向销钉16安装在支架14底部活动的底板24上，再装上上端带有下法兰9的钟罩形筒体17，使上、下法兰8和9密封连接。样品加载可在拉力试验机上进行。加载时压下加载板3，使弹簧5受压，试样受拉，加到预定载荷后将加载螺母2拧紧，使加载螺杆4固定支撑在加载板3上。抽真空后充入试验气体即可进行应力腐蚀试验。利用本实用新型可进行裂纹扩展速率、应力腐蚀临界应力场强度因子、断裂强度等测量。
Claims (2)
1、一种弹簧恒载应力腐蚀试验装置，它包括弹簧加载部件(30)，与弹簧加载部件(30)连接的试样安装支架(14)，以及密封试样使其维持气态环境的密封容器(31)，其特征在于所说的弹簧加载部件(30)包括由支撑杆(1)连接的圆形顶板(18)和上法兰(8)，位于圆形顶板(18)和上法兰(8)之间、安装在支撑杆(1)上沿支撑杆(1)可上下移动的圆形加载板(3)，圆形顶板(18)和加载板(3)中央开有通孔，设在圆形加载板(3)和上法兰(8)之间的加载弹簧(5)，穿过圆形顶板(18)和加载板(3)中央通孔位于加载弹簧(5)中心线上的加载螺杆(4)，加载螺杆(4)由加载螺母(2)与加载板(3)支撑连接，所说的试样安装支架(14)呈筒状花篮形，它与上法兰(8)连接，支架(14)内设有可拆卸的上卡头(11)和下卡头(15)，所说的密封容器(31)包括波纹管(7)和下端封闭的钟罩形筒体(17)，波纹管(7)上部与波纹管接头(6)密封连接，该接头(6)上端与加载螺杆(4)连接，下端经位于波纹管(7)中央的连接杆(20)与上卡头(11)连接，钟罩形筒体(17)罩在支架(14)外，其上端设有下法兰(9)，上法兰(8)与下法兰(9)密封连接，钟罩形筒体(17)侧壁上设有密封电测接头(12)和阀座(13)。
2、根据权利要求1所说的一种弹簧恒载应力腐蚀试验装置，其特征在于所说的上卡头(11)由双向销钉(10)与连接杆(20)连接，下卡头(15)由另一双向销钉(16)连接在支架(14)所设的活动底板(24)上，而且双向销钉(10)和(16)相互垂直，波纹管接头(6)和波纹管(7)外设有保护套筒(19)。
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