[发明专利]微试样应力腐蚀实验装置和微试样应力腐蚀实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微试样应力腐蚀实验装置和微试样应力腐蚀实验方法。

背景技术

在应力的作用下，金属材料在特定的腐蚀环境中可能会发生应力腐蚀断裂，这种低应力下毫无征兆的脆断将导致巨大的经济损失和人员伤亡。在火电、核电、石化和炼油等高能耗行业中，如何保证相关设备在腐蚀环境下的安全稳定运行成为重大的研究课题。比如在石油化工企业的设备中，41.6%的腐蚀失效是应力腐蚀，在特定的工况下，载荷作用与腐蚀环境存在着一定的交互作用，从而影响服役设备的使用寿命和安全运行。因此，需要充分了解在役设备的载荷和腐蚀环境间的交互作用，从而准确有效的进行寿命评估。

目前，在役设备的腐蚀性能评估主要通过在线监测和微试样实验。但现在的在线监测技术主要检验材料的腐蚀速度，而对于材料的应力腐蚀性能主要采用微试样实验。GB-T15970-1995《金属和合金的腐蚀应力腐蚀实验》对各种形式的应力腐蚀实验有统一标准，但试样尺寸普遍较大，无法满足对在役设备取样进行实验的要求。目前，已有一些微试样蠕变实验系统，如轩福贞、郎欣等人的发明实现了三点弯、四点弯等不同类型的微试样弯曲蠕变实验装置等，但目前还未发现可用于腐蚀环境下的微试样应力腐蚀实验系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术没有可用于腐蚀环境下的微试样应力腐蚀实验系统的缺陷，提供一种微试样应力腐蚀实验装置和微试样应力腐蚀实验方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种微试样应力腐蚀实验装置，其特点在于，其包括一用于对试样施加载荷的应力加载机构、一用于放置试样的支座、一腐蚀容器、一恒温水浴、一用于测量试样变形的挠度测量装置，其中，所述支座设置于所述腐蚀容器内，所述恒温水浴用于控制和调节所述腐蚀容器内的温度。恒温水浴为现有的产品，可以保持稳定的温度。腐蚀容器内则设有腐蚀液，而试样浸泡在腐蚀液中，从而完成了腐蚀环境的模拟。恒温水浴通过保证腐蚀容器的温度，从而控制腐蚀液的温度，保证稳定的实验条件。本方案的微试样应力腐蚀实验装置实现了腐蚀环境下的微试样恒载荷实验，解决了在役设备取样难的问题，通过实验得出在役设备的应力腐蚀性能，提早了解在役设备的服役情况，可以防止重大经济损失和人员伤亡。

较佳地，所述腐蚀容器包括一腐蚀槽和一槽盖，所述支座设置于所述腐蚀槽底部。通过槽盖的设置，可以避免腐蚀液直接暴露在空气中而导致的大量蒸发。同时也保证了腐蚀环境不受外界干扰。

较佳地，所述槽盖上设置有一回流冷凝器。通过回流冷凝器可以将气化的液体冷凝后重新收集，保证内腐蚀液浓度的恒定。

较佳地，所述腐蚀槽设置有一密封槽，一密封圈嵌设于所述密封槽内，且所述密封圈的上表面贴设于所述槽盖。通过密封圈保证了腐蚀环境的密封，进一步的保证了腐蚀环境的长久稳定。

较佳地，所述槽盖与所述腐蚀槽通过若干螺纹件连接在一起。螺纹件可以是螺栓等常规紧固件。通过螺纹件施加了预紧力，保证了腐蚀槽的密封。而且也防止槽盖被轻易打开。

较佳地，所述槽盖包括一突出部，所述应力加载机构包括一载重台和一连接在所述载重台下方的施力杆，所述施力杆穿透于所述突出部。所述施力杆为外部塑料中间金属的双层结构，以保证施力杆的刚度和与试样的绝缘性。由于试样处于腐蚀环境中，如果挠度测量装置直接在试样上进行测量，必定会受到腐蚀。而通过本方案使得载重台远离腐蚀环境，避免精密测量设备被腐蚀，而在产生上述效果的同时，本方案又保证了应力的正常加载和腐蚀槽的密封。

较佳地，所述施力杆和所述突出部之间夹设有一定位套。通过定位套可以保证施力杆具有稳定的施力方向，而不会产生不同施力方向，且保证了应力的正常加载和腐蚀槽的密封。

较佳地，所述施力杆和所述突出部之间夹设有一密封块。通过密封块可以保证腐蚀环境的稳定。

较佳地，所述挠度测量装置包括一磁感应接头、一与所述磁感应接头电连接的磁感应传感器和一感应板，所述磁感应接头和所述感应板在垂直方向上分布，其中，所述磁感应接头设置在所述载重台上，或者所述感应板设置在所述载重台上。本方案的感应板的材料是磁感材料，如铁，钴，镍等，当试样发生挠度变化时，施力杆会带动载重台产生变化，这时磁感应接头与感应板的距离发生变化，磁感应传感器就会收到不同的电势值，并记录下来。

较佳地，所述磁感应传感器和一计算机电连接。计算机可以实时显示相关数据，使得操作人员能清楚看到挠度的变化。