JP2010156582A - Test tool, testing device and test method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、材料の応力腐食割れ(SCC)を評価するためなどに用いられる試験具、試験装置及び試験方法に関する。 The present invention relates to a test tool, a test apparatus, and a test method used for evaluating stress corrosion cracking (SCC) of a material.
材料の応力腐食割れ(SCC)を評価するために用いられる試験装置としては、特許文献1に開示される試験装置が公知である。 As a test apparatus used for evaluating stress corrosion cracking (SCC) of a material, a test apparatus disclosed in Patent Document 1 is known.
特許文献1の試験装置では、シリンダー2を水平にした状態で、高温高圧の水を試験片1及び圧力境界管7外部に通す。ピストン4はシール用Oリング8によりシールされているので、高温高圧水が圧力境界導入管7内に入り込まない。シリンダー2中の試験部の圧力と圧力境界管7中の大気圧との差圧によって荷重が試験片1にかかる。試験片の断面積を変えることで試験片の負荷応力が決まる。試験片1が破断するとピストン4についているピストンロッド4aがボール6を押し、ボール6は圧力境界管7の中を落ちて行く、このボール6の落下時刻とボール6に付けられた番号によりどの試験片がいつ破断したかを知ることができる。
しかしながら、特許文献1の構成では、シリンダー2が大気開放されるので、シリンダー2と大気とを連通させるための通路を確保する必要がある。このため、大気との間に障害がある場所には、シリンダー2を設置することができない。 However, in the configuration of Patent Document 1, since the cylinder 2 is opened to the atmosphere, it is necessary to secure a passage for communicating the cylinder 2 and the atmosphere. For this reason, the cylinder 2 cannot be installed in a place where there is an obstacle to the atmosphere.
また、シリンダー2を圧力容器に収容する場合には、シリンダー2と大気との連通させるための通路を確保するために、圧力容器に貫通孔を形成する必要がある。このため、貫通孔が形成される数量や位置や寸法により、圧力容器内に設置するシリンダーの数量や位置や寸法が制限される。 Further, when the cylinder 2 is accommodated in the pressure vessel, it is necessary to form a through hole in the pressure vessel in order to secure a passage for communicating the cylinder 2 and the atmosphere. For this reason, the quantity, position and dimensions of the cylinders installed in the pressure vessel are limited by the quantity, position and dimensions in which the through holes are formed.
本発明は、上記事実を考慮し、試験具の設置位置の自由度を向上させることを目的とする。 In view of the above facts, an object of the present invention is to improve the degree of freedom of the installation position of the test device.
本発明の請求項1に係る試験具は、密閉された気密室が内部に形成されたシリンダーと、前記シリンダー内部に往復運動可能に設けられ、前記気密室と外部とを仕切り、前記外部と前記気密室との差圧により前記気密室側へ付勢され、その付勢力が試料に伝達されて前記試料に荷重を付与可能なピストンと、を備えている。 The test device according to claim 1 of the present invention is provided with a cylinder in which a hermetically sealed airtight chamber is formed, and a reciprocating motion inside the cylinder, partitioning the airtight chamber from the outside, A piston capable of being biased toward the hermetic chamber by a pressure difference from the hermetic chamber and transmitting the biasing force to the sample to apply a load to the sample.
この構成によれば、外部と気密室内との差圧により、ピストンが気密室側へ付勢されて試料に荷重を付与することが可能となる。 According to this configuration, the piston can be urged toward the airtight chamber by the differential pressure between the outside and the airtight chamber, and a load can be applied to the sample.
ここで、本発明の請求項1の構成では、気密室は密閉されているので、シリンダー内と大気との連通させるための通路を確保する必要がない。このため、シリンダーが大気開放された構成に比して、試験具の設置位置の自由度を向上させることができる。 Here, in the configuration of claim 1 of the present invention, since the hermetic chamber is hermetically sealed, it is not necessary to secure a passage for communicating between the inside of the cylinder and the atmosphere. For this reason, the freedom degree of the installation position of a test tool can be improved compared with the structure by which the cylinder was open | released by air | atmosphere.
本発明の請求項2に係る試験具は、請求項1の構成において、前記シリンダーまたは前記ピストンに設けられ、前記気密室を開放可能な開閉手段を備えている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a test device according to the first aspect, further comprising opening / closing means provided on the cylinder or the piston and capable of opening the hermetic chamber.
この構成によれば、気密室を開放できるので、ピストンを移動させやすくなり、試料をピストンに連結させるのが容易となる。 According to this configuration, since the hermetic chamber can be opened, the piston can be easily moved, and the sample can be easily connected to the piston.
本発明の請求項3に係る試験装置は、加圧された加圧流体が室内に収容され、その室内に試料が配置される圧力室と、前記圧力室の内圧よりも低い内圧とされた前記気密室が内部に形成されたシリンダーと、前記外部としての前記圧力室と前記気密室とを仕切り、前記圧力室内と前記気密室内との差圧により前記気密室側へ付勢されて前記試料に荷重を付与するピストンと、を備えた請求項1又は請求項2に記載の試験具と、を備えている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the test apparatus according to the third aspect of the present invention, wherein the pressurized fluid is housed in a chamber, the pressure chamber in which the sample is disposed, and the internal pressure lower than the internal pressure of the pressure chamber. A cylinder in which an airtight chamber is formed is partitioned from the pressure chamber and the airtight chamber as the outside, and is biased toward the airtight chamber by the differential pressure between the pressure chamber and the airtight chamber. The test tool according to claim 1 or 2, comprising a piston for applying a load.
この構成によれば、圧力室内と気密室内との差圧により、ピストンが気密室側へ付勢されて試料に荷重を付与する。 According to this configuration, the piston is biased toward the hermetic chamber side by the differential pressure between the pressure chamber and the hermetic chamber, thereby applying a load to the sample.
ここで、本発明の請求項3の構成では、気密室は密閉されているので、シリンダー内と大気との連通させるための通路を確保する必要がない。このため、シリンダーが大気開放された構成に比して、試験具の設置位置の自由度を向上させることができる。 Here, in the configuration of claim 3 of the present invention, since the hermetic chamber is hermetically sealed, it is not necessary to secure a passage for communicating the inside of the cylinder and the atmosphere. For this reason, the freedom degree of the installation position of a test tool can be improved compared with the structure by which the cylinder was open | released by air | atmosphere.
本発明の請求項4に係る試験装置は、請求項3の構成において、前記ピストンに連結され、前記気密室の気密状態を維持して前記気密室を貫通し、前記圧力室の外部へ引き出されたロッドと、前記ロッドに設けられ、前記ロッド及び前記ピストンを通じて前記試料に荷重を付与するアクチュエータと、を備えている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, the test apparatus is connected to the piston, maintains the hermetic state of the hermetic chamber, passes through the hermetic chamber, and is drawn out of the pressure chamber. And an actuator that is provided on the rod and applies a load to the sample through the rod and the piston.
この構成によれば、圧力室内と気密室内との差圧による試料への荷重に加えて、アクチュエータによりロッドを通じて試料に荷重を付与することができる。このため、試料に付与する荷重を拡大することができる。 According to this configuration, in addition to the load on the sample due to the differential pressure between the pressure chamber and the airtight chamber, the load can be applied to the sample through the rod by the actuator. For this reason, the load given to a sample can be expanded.
本発明の請求項5に係る試験方法は、請求項3に記載の試験装置を用いた試験方法であって、前記圧力室内の加圧流体を目標温度に上昇させ、その上昇後に前記圧力室の内圧を目標圧力に上昇させる。 A test method according to claim 5 of the present invention is a test method using the test apparatus according to claim 3, wherein the pressurized fluid in the pressure chamber is raised to a target temperature, and after the rise, Increase internal pressure to target pressure.
この構成によれば、まず、圧力室内の加圧流体を目標温度に上昇させる。圧力室内の加圧流体の温度上昇に伴って、気密室内の温度も上昇することになるため、気密室の内圧が上昇する。これにより、試料に付与される荷重が減る。 According to this configuration, first, the pressurized fluid in the pressure chamber is raised to the target temperature. As the temperature of the pressurized fluid in the pressure chamber rises, the temperature in the hermetic chamber also rises, so the internal pressure in the hermetic chamber rises. This reduces the load applied to the sample.
次に、圧力室内の内圧を目標圧力に上昇させる。これにより、試料に付与される荷重が増える。 Next, the internal pressure in the pressure chamber is raised to the target pressure. This increases the load applied to the sample.
ここで、圧力室内の内圧を目標圧力に上昇させた後に圧力室内の加圧流体を目標温度に上昇させる構成では、圧力室内の内圧を目標圧力に上昇させたときに試料に付与される荷重が最大荷重となり、試料に付与される最終的な荷重が、最大荷重よりも減る。 Here, in the configuration in which the pressurized fluid in the pressure chamber is raised to the target temperature after raising the internal pressure in the pressure chamber to the target pressure, the load applied to the sample when the internal pressure in the pressure chamber is raised to the target pressure is increased. The maximum load is reached, and the final load applied to the sample is less than the maximum load.
これに対して、本発明の請求項5の構成では、圧力室内の加圧流体を目標温度に上昇させた後に圧力室内の内圧を目標圧力に上昇させるので、試料に付与される最大荷重と、試料に付与される最終的な荷重との差がなくなるか、または、圧力室内の内圧を目標圧力に上昇させた後に圧力室内の加圧流体を目標温度に上昇させる構成よりも小さくなる。 On the other hand, in the configuration of claim 5 of the present invention, the internal pressure in the pressure chamber is raised to the target pressure after raising the pressurized fluid in the pressure chamber to the target temperature. There is no difference from the final load applied to the sample, or the configuration is smaller than the configuration in which the pressurized fluid in the pressure chamber is raised to the target temperature after the internal pressure in the pressure chamber is raised to the target pressure.
本発明は、上記構成としたので、試験具の設置位置の自由度を向上させることができる。 Since this invention was set as the said structure, the freedom degree of the installation position of a test device can be improved.
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
(本実施形態に係る試験装置の構成)
まず、本実施形態に係る試験装置の構成を説明する。図1は、本実施形態に係る試験装置の全体構成を示す概略図である。図2は、本実施形態に係る圧力容器及び試験具の構成を示す概略図である。
Below, an example of an embodiment concerning the present invention is described based on a drawing.
(Configuration of test apparatus according to this embodiment)
First, the configuration of the test apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of a test apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the pressure vessel and the test device according to the present embodiment.
本実施形態に係る試験装置10は、図1及び図2に示すように、加圧された加圧流体が内部に収容された圧力容器(オートクレーブ)12を備えている。圧力容器12は、図2に示すように、内部を開放する開放部12Cを有する圧力容器本体12Aと、開放部12Cを開閉可能な蓋部材12Bとを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態では、加圧流体として、高温高圧(例えば300℃、7〜10MPa)とされた純水が、圧力容器12に収容されている。圧力容器12に収容される加圧流体としては、純水に限られず、その他の液体や、気体(ガス)であっても良い。
In the present embodiment, high-pressure and high-pressure (for example, 300 ° C., 7 to 10 MPa) pure water is accommodated in the
試験装置10は、図1に示すように、圧力容器12の純水を循環して水質を一定に保つための循環路38を備えている。循環路38には、上流側から下流側に向けて順に、冷却器40、イオン交換樹脂36、水質調整タンク42、低圧ポンプ44、高圧ポンプ46及びヒータ48が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
圧力容器12から排出された純水は、冷却器40で冷却水によって冷却され、イオン交換樹脂36によりイオン濃度が調整され、水質調整タンク42により溶存する酸素等のガス濃度が調整される。さらに、ガス濃度が調整された純水は、低圧ポンプ44及び高圧ポンプ46により、段階的に加圧されて、ヒータ48により昇温されて、再び圧力容器12内に戻るようになっている。
The pure water discharged from the
なお、試験装置10は、上記のような循環機構を備えないオートクレーブで構成されていても良い。
In addition, the
圧力容器12の内部には、図2に示すように、円筒状に形成されたシリンダー14と、シリンダー14内部に往復運動可能に設けられたピストン16とを備えた試験具13が設けられている。なお、シリンダー14の形状は、円筒状に限定されず、転がらないように、四角柱の中央部に断面円形状の丸穴が形成された四角筒形状であってもよい。この試験具13は、圧力容器本体12Aに入れられ、圧力容器本体12Aに蓋部材12Bが閉められて、圧力容器12に収容される。
As shown in FIG. 2, a
試験具13は、例えば、圧力容器本体12Aに設けられた棚(図示省略)に、軸方向(長手方向)が横方向(水平方向)に沿うように載せられる。なお、試験具13を棚に載せる方向は、任意の方向とすることができる。また、圧力容器12に収容される試験具13は、単数であっても、複数であっても良い。また、試験具13は、圧力容器本体12Aに設けられた取付部に取り付ける構成であってもよく、また、圧力容器本体12Aに設けられた固定部によって圧力容器本体12A内で固定されていても良い。
For example, the
試験具13のシリンダー14は、内部が、ピストン16によって2つの部屋に仕切られている。この2つの部屋は、シリンダー14の外部(圧力容器12の内部)と連通する連通室18と、シリンダー14の外部(圧力容器12の内部)とは連通せずに遮断された気密室20となっている。
The inside of the
連通室18は、シリンダー14に形成された開口部23によって圧力容器12内部と連通しており、圧力容器12に収容された加圧流体が連通室18に流入し、連通室18内部にも、加圧された加圧流体が収容される。これにより、圧力容器12の内部には、加圧流体が収容される圧力室22が、連通室18及び試験具13の周囲に形成される。
The
シリンダー14の連通室18には、試料の一例としての棒状をした試験片24が配置されている。試験片24としては、例えば、ステンレス鋼、Ni基合金などの高耐食性金属材料が用いられる。なお、試験片24としては、耐食性の低い金属材料や、セラミックス、プラスチックなどの非金属材料を用いても良い。
In the
試験片24の一端部(図2における上端部)は、シリンダー14の一端部(図2における上端部)に設けられた固定部26に固定されている。具体的には、試験片24の一端部に形成されたねじ部25が、固定部26に形成されたねじ孔27にねじ込まれることで、試験片24の一端部は、固定部26に固定されている。
One end portion (upper end portion in FIG. 2) of the
試験片24の他端部(図2における下端部)は、ピストン16に固定されている。具体的には、試験片24の他端部に形成されたねじ部35が、ピストン16に形成されたねじ孔37にねじ込まれることで、試験片24の他端部は、ピストン16に固定されている。
The other end (the lower end in FIG. 2) of the
試験片の固定のされ方は、試験片の形状により適切な方法が選定でき、例えば、端部に広がりを有する試験片の場合は、その広がりを断面コの字状の固定部により固定されることができる。 For the method of fixing the test piece, an appropriate method can be selected depending on the shape of the test piece. For example, in the case of a test piece having an extension at the end, the extension is fixed by a U-shaped fixing part. be able to.
このように、試験片24はピストン16に直接的に連結(係合)しており、ピストン16の移動力(付勢力)がピストン16から試験片24に伝達するようになっている。
In this way, the
ピストン16には、気密室20を密閉するためのOリング28が設けられている。
The
シリンダー14の他端部(図2における下端部)には、シリンダー14の内外を連通される口部30が形成されている。口部30の外周には、ねじ部32が形成されている。
The other end portion (lower end portion in FIG. 2) of the
また、シリンダー14の口部30には、気密室20を開放可能な開閉手段の一例としてのキャップ34が設けられている。このキャップ34は、ねじ部32に螺合して固定されている。これにより、シリンダー14が封止され、密閉された気密室20が形成される。一方、キャップ34が口部30から外されることにより、気密室20は開放される。
Further, a
ここで、気密室20は、圧力容器12の内圧(例えば、7〜10MPa)よりも低い内圧(例えば、0.1MPa)とされている。気密室20は、大気圧の環境下においてシリンダー14の口部30にキャップ34を閉めて密閉空間とされている。従って、気密室20には、大気圧である空気が封入されている。なお、気密室20は、大気圧よりも低圧力に減圧してから密閉する構成であっても良い。
Here, the
ピストン16は、圧力容器12と気密室20との差圧により気密室20側へ付勢され、その付勢力が試験片24に伝達されて、試験片24に負荷を与える。本実施形態では、試験片24は、引っ張り応力を負荷される。
The
試験片24に負荷される荷重Fは、圧力室22の内圧Pa、気密室20の内圧Ps、ピストン16の断面積Spとしたとき、(Pa−Ps)*Spとなる。
The load F applied to the
荷重を負荷した状態の試験片24を、圧力室22内に浸漬し、ひび発生の有無等を調べることができる。浸漬の期間は長期間(例えば、500〜7000時間)でも良いし、短期間でも良い。連続して浸漬しても良いし、間欠的に浸漬し、浸漬しては観察することを繰り返しても良い。
The
なお、図3に示すように、気密室20を開放可能な開閉手段の一例としては、ボルト29であってもよい。また、29のような気密室開放用のボルトは、ピストン側に設置されていてもよい。この構成では、シリンダー14の他端部(図3における下端部)には、ねじ孔31が形成され、このねじ孔31にボルト29が螺合して固定される。
As shown in FIG. 3, a
また、上記の実施形態では、棒状をした試験片24を用いているが、種々の試験片を用いることができる。例えば、図4及び図5に示すように、切込みが形成されたCT(CompactTension)試験片54を用いても良い。
Moreover, in said embodiment, although the rod-shaped
この構成では、試験片54は、ピストン16及び固定部26に直接的に取り付けられるのでなく、間接的に連結(係合)している。すなわち、固定部26には、試験片54を固定するための固定部材56が設けられている。ピストン16には、試験片54を固定するための固定部材58が設けられており、ピストン16の移動力(付勢力)が、固定部材58を介して、ピストン16から試験片54に伝達するようになっている。
In this configuration, the
固定部材56及び固定部材58は、それぞれ、一対の側板56A、一対の側板58Aを有し、側面視にてコの字状(Uの字状)をしている。試験片54は、一対の側板56A及び一対の側板58Aの間に挿入され、一対の側板56A及び一対の側板58Aを貫通する固定ピン60及び固定ピン62により、一端部及び他端部が固定されている。
Each of the fixing
また、上記の実施形態は、試験片24に引っ張り応力を付与していたが、ピストン16が試験片24に付与する応力としては、これに限られず、曲げ、圧縮、捻り等であってもよい。この一例として、曲げ試験を行うための試験具の構成について、後述する。
In the above embodiment, tensile stress is applied to the
また、上記の実施形態は、圧力容器12と気密室20との差圧により、試験片24に負荷を与えていたが、これに加えて、試験片24に負荷を与えるアクチュエータを備える構成であってもよい。試験片24に負荷を与えるアクチュエータを備える構成について後述する。
In the above embodiment, a load is applied to the
(本実施形態に係る試験装置10による試験方法及び本実施形態の作用効果)
次に、本実施形態に係る試験装置10による試験方法及び本実施形態の作用効果を説明する。
(Test method by the
Next, the test method by the
試験装置10による試験方法では、まず、試験具13に試験片24を取り付ける。次に、試験片24が取り付けられた試験具13を圧力容器本体12Aに入れ、蓋部材12Bが閉められて、試験具13が圧力容器12に収容される。
In the test method using the
次に、圧力容器12に加圧流体を収容する。これにより、圧力室22の内圧が気密室20の内圧よりも高くなり、圧力室22内と気密室20内との差圧により、ピストン16が気密室20側へ付勢され、この付勢力が伝達されて試験片24に荷重が付与される。
Next, the pressurized fluid is accommodated in the
ここで、特許文献1のように、仮に、シリンダー14内部に気密室20を形成せず、シリンダー14内部を大気開放する場合には、圧力容器12に貫通孔を形成し、その貫通孔に試験具13を取り付ける必要がある。このため、貫通孔が形成される数量や位置や寸法により、圧力容器12内に収容する試験具13の数量や位置や寸法が制限される。
Here, as in Patent Document 1, if the
これに対して、本実施形態に係る試験装置10及びその試験方法によれば、シリンダー14内部を大気開放しないので、圧力容器12に貫通孔が不要となり、試験具13は圧力容器12から独立した形態となるため、圧力容器12内に収容する試験具13の数量や設置位置や寸法の自由度が向上する。
On the other hand, according to the
また、本実施形態に係る試験装置10及びその試験方法によれば、仮に、圧力室22内の加圧流体がピストン16とシリンダー14との間からリークしても、密閉空間とされた気密室20に流入することになる。このため、シリンダー14が大気開放された構成に比して、圧力室22に収容された加圧流体が装置外部に漏洩しにくい。
Further, according to the
また、シリンダー14が大気開放された構成では、シリンダー14の内圧は一定となるが、本実施形態では、シリンダー14は、気密室20によって密閉空間となっているので、シリンダー14(気密室20)の内圧が上昇することが考えられる。気密室20の内圧が上昇すると、試験片24への負荷荷重が低下する。
Further, in the configuration in which the
気密室20の内圧が上昇する原因としては、例えば、加圧流体を昇温する過程において、気密室20内部の温度も上昇することが考えられる。本実施形態では、例えば、室温27℃(300K)から試験温度327℃(600K)に昇温させる。これにより、気密室20の内圧は、例えば、0.1MPaから0.2MPaに2倍上昇する。しかしながら、圧力室22の内圧7〜10MPaに比較すると、0.2MPaは小さいため、試験片24への負荷荷重の低下は低い。このように、設定される試験条件(試験温度・圧力室22の内圧・気密室20の内圧)によって、試験片24への負荷荷重の低下を小さく抑えることが可能となる。
As a cause of the increase in the internal pressure of the
また、気密室20の内圧が上昇する原因としては、例えば、ピストン16の移動に伴う気密室20の容積の減少が考えられる。
Further, the cause of the increase in the internal pressure of the
しかしながら、荷重負荷時における試験片24の変形(ひずみ)は、弾性範囲内か、1〜2%程度であるため、ピストン16の変位は小さい。ピストン16の変位による気密室20の内圧上昇は、試験条件にもよるが温度上昇による気密室20の内圧上昇よりも、小さいものと考えられる。
However, since the deformation (strain) of the
また、ピストン16の気密室の軸方向長さを大きく設定することにより、ピストン16の移動に伴う気密室20の容積の減少の割合、すなわち気密室の圧力上昇の影響を小さくできる。このため、試験片24への負荷荷重の低下を小さく抑えることが可能となる。
Further, by setting the axial length of the airtight chamber of the
以上のように、ピストン16の変位による気密室20の内圧上昇、及び温度上昇による気密室20の内圧上昇に起因する試験片24への負荷荷重の低下の影響は、抑制することができる。
As described above, it is possible to suppress the influence of the decrease in the load applied to the
また、気密室20の内圧上昇による試験片24への負荷荷重の低下は抑制できるので、試験片24に作用する作用応力は、ほぼ一定であり、その作用応力を明確に算出可能となる。
Further, since a decrease in the load applied to the
なお、試験をする際には、圧力室22内の加圧流体を目標温度に上昇させ、その上昇後に圧力室22の内圧を目標圧力に上昇させる方法をとってもよい。
When performing the test, a method may be used in which the pressurized fluid in the
この方法によれば、圧力室22内の加圧流体の温度上昇に伴って、気密室20内の温度も上昇することになるため、気密室20の内圧が上昇する。これにより、試験片24に付与される荷重が減る。
According to this method, as the temperature of the pressurized fluid in the
次に、圧力室22内の内圧を目標圧力に上昇させることにより、試験片24に付与される荷重が増える。
Next, the load applied to the
ここで、圧力室22内の内圧を目標圧力に上昇させた後に圧力室22内の加圧流体を目標温度に上昇させる構成では、圧力室22内の内圧を目標圧力に上昇させたときに試験片24に付与される荷重が最大荷重となり、試験片24に付与される最終的な荷重が、最大荷重よりも減る。圧力室22内の加圧流体の温度上昇に伴う気密室20の内圧上昇のため、試験片24に付与される荷重が減るからである。
Here, in the configuration in which the pressurized fluid in the
これに対して、圧力室22内の加圧流体を目標温度に上昇させた後に圧力室22内の内圧を目標圧力に上昇させる場合では、試験片24に付与される最大荷重と、試験片24に付与される最終的な荷重との差がなくなるか、または、圧力室22内の内圧を目標圧力に上昇させた後に圧力室22内の加圧流体を目標温度に上昇させる方法よりも小さくなる。
On the other hand, when the internal pressure in the
(曲げ試験を行うための試験具の構成)
次に、曲げ試験を行うための試験具の構成について説明する。
(Configuration of test equipment for bending test)
Next, the configuration of a test tool for performing a bending test will be described.
図6は、曲げ試験を行うための試験具の正面図である。図7は、曲げ試験を行うための試験具の側面図である。なお、試験具13と同一の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 6 is a front view of a test device for performing a bending test. FIG. 7 is a side view of a test device for performing a bending test. In addition, about the part same as the
曲げ試験を行うための試験具113は、図6及び図7に示すように、一端部(図6及び図7における上端部)が開放され、他端部(図6及び図7における下端部)が閉鎖された円筒状のシリンダー114を備えている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
シリンダー114には、曲げ試験片124を支持する支持部材126を支持する一対の支持部128が形成されている。一対の支持部128は、シリンダー114の開放端部からシリンダー114の軸方向(図6及び図7における上方)に沿って突出しており、支持部材126を2点で支持している。
The
支持部材126はブロック状に形成されている。支持部材126には、シリンダー114の半径方向に沿って配置された2つのピン130が、間隔を置いて設けられている。2つのピン130に、曲げ試験片124の両端部が当接している。
The
曲げ試験片124は、直方体形状にされた棒状に形成されている。曲げ試験片124は、その長手方向が、シリンダー114の半径方向に沿って配置されている。曲げ試験片124の長手方向中間部には、切り込み124Aが支持部材126に対向するシリンダー114側の対向面に形成されている。
The
一方、ピストン16には、ピストン16から曲げ試験片124に向けて伸びるロッド136が設けられている。ロッド136は、支持部128と同様に、シリンダー114の開放端部からシリンダー114の軸方向(図6及び図7における上方)に沿って伸び出ている。
On the other hand, the
ロッド136の先端部には、曲げ試験片124を押圧するための押圧部材138が設けられている。押圧部材138は、4つの板体で囲まれて側面視にて枠状に形成されている。押圧部材138の対向する側板138Aには、曲げ試験片124の背面側でピン132が貫通しており、ピン132が側板138Aに固定されている。
A
これにより、ピン132が曲げ試験片124の背面側の長手方向中央部をシリンダー114側へ押圧する。このとき、曲げ試験片124は、支持部材126との対向面側の長手方向両端部がピン130に支持されるので、曲げ試験片124に曲げ応力が付与される。
Thereby, the
このように、試験片124はピストン16に間接的に係合しており、ピストン16の移動力(付勢力)が、ロッド136、押圧部材138、ピン132を介して、ピストン16から試験片124に伝達するようになっている。
As described above, the
(試験片に負荷を与えるアクチュエータを備える試験装置の構成)
次に、試験片に負荷を与えるアクチュエータを備える試験装置の構成について説明する。図8は、試験片に負荷を与えるアクチュエータを備える試験装置の全体構成を示す概略図である。図9は、試験片に負荷を与えるアクチュエータを備える試験装置における試験具及び圧力容器の構成を示す概略図である。なお、試験装置10と同一の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
(Configuration of test equipment with an actuator that applies a load to the test piece)
Next, the configuration of a test apparatus including an actuator that applies a load to the test piece will be described. FIG. 8 is a schematic diagram showing an overall configuration of a test apparatus including an actuator that applies a load to a test piece. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the configuration of a test tool and a pressure vessel in a test apparatus including an actuator that applies a load to a test piece. In addition, about the part same as the
試験片54に負荷を与えるアクチュエータを備える試験装置100では、図8及び図9に示すように、加圧された加圧流体が内部に収容された圧力容器(オートクレーブ)212を備えている。圧力容器212は、図9に示すように、内部を開放する開放部212Cを有する圧力容器本体212Aと、開放部212Cを開閉可能な蓋部材212Bとを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
本実施形態では、加圧流体として、高温高圧(例えば300℃、7〜10MPa)とされた純水が、圧力容器212に収容されている。圧力容器212に収容される加圧流体としては、純水に限られず、その他の液体や、気体(ガス)であっても良い。
In the present embodiment, high-pressure and high-pressure (for example, 300 ° C., 7 to 10 MPa) pure water is accommodated in the
試験装置100は、図8に示すように、圧力容器212の純水を循環して水質を一定に保つための循環路38を備えている。循環路38には、上流側から下流側に向けて順に、冷却器40、イオン交換樹脂36、水質調整タンク42、低圧ポンプ44、高圧ポンプ46及びヒータ48が設けられている。
As shown in FIG. 8, the
圧力容器212から排出された純水は、冷却器40で冷却水によって冷却され、イオン交換樹脂36によりイオン濃度が調整され、水質調整タンク42より溶存する酸素等のガス濃度が調整される。さらに、ガス濃度が調整された純水は、低圧ポンプ44及び高圧ポンプ46により、段階的に加圧されて、ヒータ48により昇温されて、再び圧力容器212内に戻るようになっている。なお、図8においては、後述のシリンダー214を省略して図示している。
The pure water discharged from the
なお、試験装置100は、上記のような循環機構を備えないオートクレーブで構成されていても良い。
In addition, the
圧力容器212の内部には、図9に示すように、円筒状に形成されたシリンダー214と、シリンダー214内部に往復運動可能に設けられたピストン216とを備えた試験具213が設けられている。この試験具213は、圧力容器本体212Aに入れられ、圧力容器本体212Aに蓋部材212Bが閉められて、圧力容器212に収容される。
圧力容器212に収容される試験具213は、単数であっても、複数であっても良い。
As shown in FIG. 9, a
The
試験具213のピストン216は、シリンダー214内部に形成された気密室220と、シリンダー214外部に形成された圧力室222とを仕切っている。気密室220は、シリンダー214の外部(圧力容器212の内部)とは連通せずに遮断された密閉空間とされている。
The
加圧流体が収容される圧力室222は、シリンダー214の外部(周囲)に形成されている。
The
圧力容器212内の圧力室222には、試料の一例として、切込みが形成されたCT(CompactTension)試験片54が配置されている。試験片54としては、例えば、ステンレス鋼、Ni基合金などの高耐食性金属材料が用いられる。なお、試験片54としては、耐食性の低い金属材料や、セラミックス、プラスチックなどの非金属材料を用いても良い。
In the
試験片54は、一端部が、圧力容器212(蓋部材212B)に設けられた支持部材226に支持されている。支持部材226は、蓋部材212Bからシリンダー214の軸方向(図8における上方)に沿って延出された一対の支持部228と、一対の支持部228の先端部に掛け渡された支持体230と、支持体230に取り付けられた固定部材256と、を備えて構成されている。
One end of the
ピストン216には、試験片54を固定するための固定部材258がロッド254を介して設けられており、ピストン216の移動力(付勢力)が、固定部材258を介して、ピストン216から試験片54に伝達するようになっている。
The
固定部材256及び固定部材258は、それぞれ、一対の側板256A、一対の側板258Aを有し、側面視にてコの字状(Uの字状)をしている(図5参照、図9においては、一方の側板256A、258Aを図示)。試験片54は、一対の側板256A及び一対の側板258Aの間に挿入され、一対の側板256A及び一対の側板258Aを貫通する固定ピン260及び固定ピン262により、一端部及び他端部が固定されている。
Each of the fixing member 256 and the fixing member 258 has a pair of
ピストン216には、気密室220の気密状態を維持して気密室220を貫通し、圧力室222の外部へ引き出されたロッド270が連結されている。
The
シリンダー214には、ロッド270とシリンダー214との間をシールするためのOリング272が設けられている。また、蓋部材212Bには、ロッド270と圧力容器212(蓋部材212B)との間をシールするためのOリング274が設けられている。また、ピストン216には、ピストン216とシリンダー214をシールするためのOリング232が設けられている。
The
ロッド270先端部には、図8に示すように、ロッド270及びピストン216を通じて試験片54に荷重を付与するアクチュエータ280が設けられている。アクチュエータ280は、油圧や電動力を用いて、ロッド270に引っ張り荷重を付与する。
As shown in FIG. 8, an
一般に試料への最大負荷荷重はアクチュエータの容量に依存するが、試験装置100ではアクチュエータ等装置の改造を行うことなく、ピストンおよびシリンダーの追設のみにより、試料への最大負荷荷重をピストンに作用する差圧分だけ増大させることができる。
Generally, the maximum load load on the sample depends on the capacity of the actuator, but in the
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications, changes, and improvements can be made.
10 試験装置
13 試験具
14 シリンダー
16 ピストン
20 気密室
22 圧力室
24 試験片
29 ボルト
34 キャップ
54 試験片
100 試験装置
113 試験具
114 シリンダー
124 試験片
213 試験具
214 シリンダー
216 ピストン
220 気密室
222 圧力室
270 ロッド
280 アクチュエータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記シリンダー内部に往復運動可能に設けられ、前記気密室と外部とを仕切り、前記外部と前記気密室との差圧により前記気密室側へ付勢され、その付勢力が試料に伝達されて前記試料に荷重を付与可能なピストンと、
を備えた試験具。 A cylinder in which a sealed airtight chamber is formed;
It is provided inside the cylinder so as to be able to reciprocate, partitions the hermetic chamber from the outside, and is biased toward the hermetic chamber by the pressure difference between the outer and the hermetic chamber, and the biasing force is transmitted to the sample to A piston capable of applying a load to the sample;
Test equipment with
前記圧力室の内圧よりも低い内圧とされた前記気密室が内部に形成されたシリンダーと、前記外部としての前記圧力室と前記気密室とを仕切り、前記圧力室内と前記気密室内との差圧により前記気密室側へ付勢されて前記試料に荷重を付与するピストンと、を備えた請求項1又は請求項2に記載の試験具と、
を備えた試験装置。 A pressure chamber in which a pressurized fluid is contained in a chamber, and a sample is disposed in the chamber;
A cylinder in which the airtight chamber having an internal pressure lower than the internal pressure of the pressure chamber is formed, and the pressure chamber and the airtight chamber as the outside are partitioned, and a differential pressure between the pressure chamber and the airtight chamber The test tool according to claim 1 or 2, further comprising: a piston that is biased toward the airtight chamber by the pressure applied to the sample.
Test equipment with
前記ロッドに設けられ、前記ロッド及び前記ピストンを通じて前記試料に荷重を付与するアクチュエータと、
を備えた請求項3に記載の試験装置。 A rod connected to the piston, penetrating the airtight chamber while maintaining an airtight state of the airtight chamber, and drawn out to the outside of the pressure chamber;
An actuator provided on the rod for applying a load to the sample through the rod and the piston;
The test apparatus according to claim 3, comprising:
前記圧力室内の加圧流体を目標温度に上昇させ、その上昇後に前記圧力室の内圧を目標圧力に上昇させる試験方法。 A test method using the test apparatus according to claim 3,
A test method in which the pressurized fluid in the pressure chamber is raised to a target temperature, and then the internal pressure in the pressure chamber is raised to the target pressure.
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FR2966598A1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-04-27 | Commissariat Energie Atomique | System for soliciting glass cylinder in translation, has piston whose surface is exposed to fluid such that fluid generates force for moving piston on surface, so that force solicits glass cylinder in translation |
KR20200139957A (en) * | 2019-06-05 | 2020-12-15 | 주식회사화신 | Apparatus for testing durability of bush |
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