[发明专利]一种薄壁管应力腐蚀裂纹萌生高通量实验装置及实验方法

说明书

本发明提供了一种薄壁管应力腐蚀裂纹萌生高通量实验装置及实验方法，包括用于安装薄壁管试样的实验容器、加热系统、水化学控制系统、加载系统以及检测系统，薄壁管试样穿设实验容器，薄壁管试样的两端均伸出实验容器；加热系统用于控制实验容器内环境的温度，水化学控制系统与实验容器的内环境形成回路，水化学控制系统用于控制实验容器内环境的压力，加载系统用于为薄壁管试样施加载荷，检测系统用于对实验水化学相关参数进行记录和监测。通过模拟薄壁管的实际工作环境，并通过加载系统为薄壁管试样施加连续载荷，再通过直流电压降法检测组件检测薄壁管试样两端的电压，从而确定裂纹萌生的时间，实现了对薄壁管进行裂纹萌生试验装置。

技术领域

本发明涉及材料实验机的设计与制造技术领域，具体地，涉及一种薄壁管应力腐蚀裂纹萌生高通量实验装置及实验方法。

背景技术

材料在服役环境中发生应力腐蚀开裂失效是一个随时间演变的过程，主要包括裂纹萌生和裂纹扩展两个阶段。在应力和腐蚀介质的共同作用下，设备部件的材料表面首先在缺陷处逐渐萌生出细小的微裂纹；随后，微裂纹不断汇聚并向材料内部扩展，最终导致设备断裂失效。

结构材料，尤其是压力边界材料在服役环境下所受的载荷主要源于运行压力和焊接/加工残余应力/应变等，而这些载荷更接近恒载荷。因此，亟需采用更加接近设备服役条件的静载荷的加载方式研究应力腐蚀裂纹的萌生行为。

现有公开号为CN210166281U的中国专利，公开了一种高温高压水三轴多样品加载应力腐蚀裂纹萌生测试装置，解决传统高温高压水中应力腐蚀裂纹萌生单轴单样品测试效率低、试样的绝缘、信号线线的引出、三根加载轴之间保持载荷平衡等问题。该装置设有：高压釜盖、高压釜体、环形加热装置、热电偶、立柱、液压泵、步进电机、加载轴I、加载轴II、法兰、位移传感器、载荷传感器、压力表、压力传感器、参比电极座、辅助电极座、工作电极座、试样固定板支架和控制柜等，能够实现高温高压水中多个样品同时进行应力腐蚀裂纹萌生测试试验。

发明人认为现有技术中的测试装置难以对薄壁管进行实验，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种薄壁管应力腐蚀裂纹萌生高通量实验装置及实验方法。

根据本发明提供的一种薄壁管应力腐蚀裂纹萌生高通量实验装置,包括用于安装薄壁管试样的实验容器、加热系统、水化学控制系统、加载系统以及检测系统，所述薄壁管试样穿设实验容器，且所述薄壁管试样的两端均伸出实验容器；所述加热系统用于控制实验容器内环境的温度，所述水化学控制系统与实验容器的内环境形成回路，且所述水化学控制系统用于控制实验容器内环境的压力，所述加载系统用于为薄壁管试样施加载荷，所述检测系统用于对实验水化学相关参数进行记录和监测。

优选地，所述加热系统包括加热套和加热座，所述加热套套设在实验容器的外壁上，所述加热座套设加热套。

优选地，所述水化学控制系统包括储水柱、磁力泵、高压计量泵以及背压阀，所述储水柱的出水口通过管道依次连通磁力泵、高压计量泵以及实验容器的进水口，所述实验容器的出水口通过管道与储水柱的进水口连通，所述背压阀设置在实验容器出水口处的管道上。

优选地，所述加载系统包括加载框和拉伸机，所述加载框与薄壁管试样同轴固定连接，所述拉伸机的活塞杆与加载框同轴固定连接。

优选地，所述检测系统包括直流电压降法检测组件和测量仪表；所述直流电压降法检测组件在薄壁管试样两端通入电流，且所述直流电压降法检测组件还检测并记录薄壁管试样两端的电压变化；所述测量仪表安装在水化学控制系统与实验容器形成的回路上，且测量仪表用于检测并记录回路中液体的电导率、PH值以及溶解氧。