[发明专利]一种高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置及方法

说明书

本发明提供了一种高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置及方法，属于腐蚀科学与防腐技术领域。本装置包括试验夹具和连接装置，试验夹具起到支撑样品和施加载荷的作用，连接装置用于试验夹具之间的连接以及试验夹具与拉伸机夹具的连接，并与螺母配合使用起载荷传递作用。利用本装置对微型片状试样缓慢施加载荷，并通过有限元数值模拟获取试样表面应力分布与外加载荷的对应关系，可精确获取裂纹萌生应力。因此，本试验装置及方法在金属焊接接头熔合界面区域为代表的微区应力腐蚀萌生研究方面具有显著优势。此外，本装置通过在导向杆上串联多个试验夹具，可同时测试多个样品，从而大幅度提高试验效率，实现应力腐蚀萌生的高通量评价。

技术领域

本发明涉及应力腐蚀开裂试验装置及方法技术领域，具体涉及一种高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置及方法。

背景技术

应力腐蚀是现代工程实践中材料的主要失效形式之一。其开裂无明显征兆，因此常常导致严重的事故。应力腐蚀是腐蚀介质、敏感的材料结构、应力三者之间的协同作用而产生的滞后开裂现象。

在石油天然气、核电等诸多工业领域，通常采用堆焊镍基合金或不锈钢对低合金钢或碳钢进行保护，在一些特殊情况下，例如堆焊层破坏、特殊设计等，接头会与腐蚀介质直接接触。除此之外，焊缝通常存在较大的焊接残余应力，导致焊接接头更容易发生应力腐蚀破坏。

根据我国“GBT/15970金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验”可知，用于研究应力腐蚀的试验方法较多。传统的四点弯曲试验一般采用恒载荷加载，而在裂纹萌生和扩展的过程中，动态塑性应变是关键因素，因此，慢动态应变的应用对于恒定总应变或恒载荷试验是重要的。对于焊接接头应力腐蚀的研究均是对其进行整体评估，采用的试样一般为相对较大的长条状试样，然而裂纹的萌生和扩展一般是发生在只有微米级尺度的焊接熔合界面，一般的试验方法难以准确获得裂纹萌生应力，而且试验效率较为低下。因此，本专利提供一种慢应变速率加载条件下的高通量微型四点弯曲应力腐蚀试验装置及方法，实现对焊接接头微区应力腐蚀开裂裂纹萌生行为的研究。

发明内容

本发明提供一种慢动态应变加载下的高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置及方法。

本发明的技术解决方案是：

一种高通量微型四点弯曲应力腐蚀萌生试验装置，该装置包括试验夹具和连接装置，试验夹具主要进行应力腐蚀试验，连接装置主要进行试验夹具与慢拉伸机夹具的连接，以及试验夹具之间的相互连接，实现拉压转换，其中：

所述试验夹具是由至少一个加载夹具和一个凹形夹具以及两个用于定位及固定试样的螺栓，四根定位销钉组成；其中加载夹具的突出部位是一个加载压头，提供两个圆弧状的支点，两支点之间采用圆弧过渡；槽型凹形夹具用于放置试样以及承载，其上通过楔入的四根销钉实现试样的定位；螺栓从凹形夹具两侧拧入，通过控制旋转周次调节样品对中性。此外，两个夹具都有四个对角相等的导向孔，与导向杆配合使用。

所述连接装置是由两个长宽与试验夹具相等的连接夹具、四根两两相等的导向杆以及相应的锁紧螺母组成；连接夹具分为上连接夹具与下连接夹具，两个夹具完全相同，在装配上略有差异，其上开有连接孔、销钉孔以及对角的两个导向孔。导向杆两端螺纹直径比杆身直径稍小。

所述试验夹具可以通过导向杆进行多个串联，从而实现多个样品同时进行试验，但是串连在中间的试验夹具四个导向孔均需与导向杆直径相配合。

所述试验夹具和连接装置材质最好与试验样品相同，如果试验夹具和连接装置与试验样品材质不同时需要采取相应的隔绝措施，或者设置对比试验，排除试验夹具和连接装置对应力腐蚀结果的影响。

所述试验装置对夹具的具体尺寸无限制，可根据自己的试验目的以及样品大小进行适当调整。