[发明专利]一种管件的疲劳测试装置及疲劳测试方法

说明书

本发明提供一种管件的疲劳测试装置，包括环境仓、内部介质输入管、及内部介质输出管，所述环境仓的侧壁上设有外部介质入口和外部介质出口，所述环境仓用于容纳管件，所述内部介质输入管与管件的一端相连通，所述内部介质输出管与管件的另一端相连通。本发明中管件的疲劳测试装置，在对管件进行疲劳测试过程中，通过内部介质输入管向管件的内部输入内部介质，以模拟出实际使用时管件内部的工作环境，并通过外部介质入口向环境仓中输入外部介质，以模拟出实际使用时管件外部的工作环境，使得管件在测试过程中所处的环境与实际的工作环境一致，从而保证对管件进行疲劳测试的准确性更高。

技术领域

本发明涉及一种疲劳测试装置，特别是涉及一种管件的疲劳测试装置及疲劳测试方法。

背景技术

核电、火电、化工和油气行业中有多种U型弯管，管道在服役过程中因内外压力变化、温度波动等而承受着交变载荷的作用，进而导致疲劳/腐蚀疲劳失效。管道疲劳/腐蚀疲劳寿命预测是管道安全评价的重要组成部分。如核电蒸汽发生器的传热管，该传热管的内部是含有放射性物质的一回路水，传热管的外部具有二回路水。传热管一旦发生失效，将引起放射性物质泄漏、并将会导致灾难性事故。

在疲劳寿命预测方面通常会采用疲劳可靠性设计法、局部应力应变分析法和名义应力疲劳设计法等。这些疲劳设计法只能近似估算管道的疲劳寿命，而且数据分散性较大；在实际工程应用中，需要采用试验法来更准确地评价管道的疲劳寿命。目前，少数特殊装置能够实现全尺寸直管道疲劳测试，没有能够实现全尺寸U型弯管疲劳测试的装置。一般疲劳测试主要是在管道上切取试样，然后进行试样疲劳试验。且先进行腐蚀试验、再进行疲劳试验；或者在腐蚀环境中进行疲劳试验来模拟管道在受力状态和腐蚀环境共同作用下的腐蚀疲劳失效情况。

上述现有疲劳测试方法并不能真实地反映出U型管道工件的疲劳失效机理。一方面U型弯管和直管段的加工制造工艺不同，从而造成其微观组织结构、残余应力等方面的差异；另一方面，把管道直接放在同一腐蚀介质中不能真实反映出实际工件内外壁所处的真实环境。如海洋油气管道内壁接触的是油气，而外壁接触则是海洋侵蚀性环境。

相对于管道直管段，弯管加工工艺更加复杂，且容易产生微观缺陷而具有较差的力学性能、耐蚀性等。同时，在实际工况中弯管处承受的介质冲刷作用也会更强烈，因此弯管处是管道系统的薄弱环节。另外，管道工件在实际服役环境条件下的疲劳试验可以更真实反映管道疲劳失效情况，为其疲劳寿命分析与安全可靠性评估提供数据支持。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种管件的疲劳测试装置，该疲劳测试装置对管件的疲劳测试准确性更高。

为实现上述目的，本发明提供一种管件的疲劳测试装置，包括环境仓、内部介质输入管、及内部介质输出管，所述环境仓的侧壁上设有外部介质入口和外部介质出口，所述环境仓用于容纳管件，所述内部介质输入管与管件的一端相连通，所述内部介质输出管与管件的另一端相连通。

进一步地，所述内部介质输入管通过输入管接头与管件的一端相连通，所述内部介质输出管通过输出管接头与管件的另一端相连通。

进一步地，所述管件的疲劳测试装置，还包括连接夹具和固定夹具，所述连接夹具用于将管件的一端与疲劳试验机的传动轴相连接；所述固定夹具用于将管件的另一端固定在环境仓中。

进一步地，所述固定夹具包括连接轴和用于套设在管件的另一端上的连接块，所述连接轴的一端与连接块固接，所述连接轴的另一端与环境仓的内壁固接。

进一步地，所述连接轴有两根，且两根连接轴对称地分布在连接块的前后两侧。

进一步地，所述连接夹具用于套设在管件的一端，且所述连接夹具用于与疲劳试验机的传动轴相连接。

进一步地，所述内部介质输入管和内部介质输出管均为金属软管。