[发明专利]一种实时监测高温高压环境中金属试样应变的系统及方法

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料在高温高压环境中试验研究领域，具体涉及一种实时监测高温高压环境中金属试样应变的系统及方法。

背景技术：

金属材料在高温高压环境中的力学化学交互作用开裂(如应力腐蚀、腐蚀疲劳)是很多领域面临的重要问题。典型的如核电站循环回路及蒸汽发生器传热管、火电站锅炉水冷壁、石油化工工业的压力容器等，都经常因材料发生应力腐蚀或腐蚀疲劳而导致安全事故，所以，在实验室中模拟高温高压环境来研究金属材料的力学化学交互作用问题具有重要意义。要开展此类研究，首先必须能够精确监测试样在高温高压环境中实际应变，否则其实验结果精度无法保障。然而，传统的应变引伸计，如表式引伸计、杠杆引伸计、马丁仪等都无法在高温高压环境中使用。

目前的试验方法是利用加载轴位移值去估测试样标距段的应变值(参照中国发明专利，专利申请号：201310452061.7，发明名称：一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置及使用方法)，然而，此方法存在以下弊端：首先，忽略了试验过程中加载轴与夹具、夹具与试样之间的间隙，导致估测的应变值往往大于实际应变值；其次，在高温高压环境中加载轴和夹具都会因温度和压力的作用发生变形，导致测得的加载轴的位移值与实际试样应变值差距较大。因此如何准确、可靠、简便的测量金属试样在高温高压环境中的应变成为该试验领域亟待解决的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种实时监测高温高压环境中金属试样应变的系统及方法，以解决现有技术中无法实时监测应变和应变测量精度不够等问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种实时监测高温高压环境中金属试样应变的系统，包括两套连接组件系统、两套位移传感系统和数据采集系统；其中，

每一套连接组件系统均包括金属欧姆夹、连接螺杆、固定转向组件和感应铁芯，每一套位移传感系统均包括电感式引伸计，数据采集系统包括信号放大器和信号采集器；

两套连接组件系统均设置在高压釜内，其中，两个金属欧姆夹分别夹持在金属试样的两端，且每个金属欧姆夹均与一个连接螺杆的一端连接，两个连接螺杆的另一端均通过固定转向组件与一个感应铁芯的一端连接，两个感应铁芯的另一端均伸出至高压釜外；

两套位移传感系统和数据采集系统均设置在高压釜外，其中，两个电感式引伸计分别连接在两个感应铁芯的另一端，两个电感式引伸计依次与信号放大器、信号采集器相连。

本发明进一步的改进在于，每一套位移传感系统还包括空冷套，空冷套的中心均开设有空冷套中心孔，其中，高压釜上设置有高压釜盖，高压釜盖上开设有两个高压釜盖通孔，两个感应铁芯的另一端分别穿过两个高压釜盖通孔伸出至高压釜外，每个空冷套套装在一个感应铁芯与对应的高压釜盖通孔之间，每个电感式引伸计与一个空冷套之间螺纹连接，每个电感式引伸计的中心均开设有电感式引伸计中心孔，每个感应铁芯伸入至对应电感式引伸计中心孔中部。

本发明进一步的改进在于，每个空冷套均与高压釜盖上的高压釜盖通孔之间螺纹密封连接。

本发明进一步的改进在于，每个空冷套的周向上均设置有多级空冷套冷却叶片。

本发明进一步的改进在于，每个电感式引伸计与一个空冷套之间均通过O型圈密封。

本发明进一步的改进在于，两个金属欧姆夹夹持在金属试样的两端之间原始距离为标距。

本发明进一步的改进在于，固定转向组件包括上螺母、上圆锥体块、圆锥开口转向块、下圆锥体块和下螺母，其中，每个感应铁芯的上端均开设有外螺纹，上螺母、上圆锥体块、圆锥开口转向块、下圆锥体块和下螺母依次设置在每个感应铁芯的外螺纹处，拧紧两个螺母，将所述感应铁芯与固定转向组件固定。

本发明进一步的改进在于，两个连接螺杆均垂直于金属试样中轴线，两个感应铁芯均平行于金属试样中轴线。

一种实时监测高温高压环境中金属试样应变的方法，该方法基于上述一种实时监测高温高压环境中金属试样应变的系统，包括如下步骤：

在进行实时监测金属试样应变时，金属试样在高压釜内高温高压环境中受轴向力时，标距内金属发生伸长或缩短变形，其变形量通过固定于金属试样上的连接组件系统传递到感应铁芯，电感式引伸计能够感应到感应铁芯的位移，并发出电信号，信号放大器将电信号放大，信号采集器采集到放大后的电信号，并计算出两个连接组件系统的位移差，除以原始标距段长度，得到标距的实际应变，即为金属试样应变。

本发明进一步的改进在于，在进行实时监测金属试样应变之前，首先对信号采集器进行清零。