[发明专利]超低温液氮浸泡试验装置及方法

权利要求书

1.超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，包括试验箱、液氮槽、试验台架、液氮流通管系、调温机构和控制系统，所述试验箱包括箱体和箱盖，所述液氮槽和试验台架均设于所述箱体内部，所述液氮流通管系包括进液总管和回收支管，所述进液总管两端分别与所述液氮槽及液氮罐相连通，所述回收支管与进液总管相连通，所述调温机构包括温度计和汽化组件，所述温度计设于箱体上部，与所述控制系统相连，所述汽化组件包括汽化器、汽化进口管和汽化出口管，所述汽化进口管两端分别与所述汽化器的进口及进液总管相连通，所述汽化出口管两端分别与气化器的出口及试验箱相连通，所述控制系统为PLC工控柜，控制液氮进入或排出试验箱，及调节试验箱内的温度。

2.根据权利要求1所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述试验箱包括内外套设的试验内壳和保温外壳，所述保温外壳包括内外套设的保温内壳体和保温外壳体，形成保温空腔，所述保温空腔内填充保温棉，所述试验内壳与保温内壳体之间设有真空腔，所述真空腔与设于保温外壳上的真空管贯通相连，真空管的管口设有真空管帽，真空腔的真空度≥0.005pa。

3.根据权利要求2所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述进液总管、回收支管和汽化进口管上分别设有液氮输入泵、液氮回收泵和汽化输送泵，均与所述PLC工控柜相连。

4.采用权利要求3所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述试验箱内设有液位计，与所述PLC工控柜相连。

5.采用权利要求1或4所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述液氮槽与所述试验箱的底板之间铺设聚四氟乙烯垫板。

6.采用权利要求1或4所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述箱盖上设有排气管，所述排气管管口设有排气管帽。

7.采用权利要求2所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述保温内壳体和试验内壳之间设有支撑筋条。

8.采用权利要求2所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述液氮槽的体积为所述试验内壳容积的30％～60％。

9.采用权利要求1所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述试验台架由支腿和平台组成，所述平台高于所述液氮槽顶部，所述支腿位于液氮槽与试验箱内壁之间的空隙中。

10.一种超低温液氮浸泡试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)将需要试验的焊接或机加工工件，进行无损检测和尺寸检验，合格后对工件的重要尺寸做好记录；

S2)用机器臂或吊车揭开箱盖，将需要做液氮浸泡的工件放置在试验台架上，然后盖上箱盖，使试验箱形成密封状态，打开排气管帽；

S3)开启PLC工控柜，启动液氮输入程序，使液氮通过进液总管向液氮槽输入液氮；

S4)电子液位计监测液面，当液氮达到液氮槽深度的90％时，PLC工控柜关闭液氮输入泵；

S5)开启汽化输送泵，让液氮槽内的液氮通过汽化进口管进入汽化器形成低温氮气，汽化出口管将超低温氮气输送到试验箱，温度计监测试验箱内的温度，PLC工控柜通过控制汽化输送泵的流量来控制试验箱内部的降温速度；

S6)试验箱中的温度达到-100℃以后，关闭汽化输送泵，重新启动液氮输入程序，向液氮槽输入液氮，让液氮溢出液氮槽，使液氮充装到试验箱，直至将需要浸泡试验的工件淹没为止，当工件完全浸泡在液氮的液面以下，温度达到-196℃±0.5℃时，拧紧排气管帽进行保温浸泡处理；

S7)开启液氮回收泵，使液氮通过回收管回收到外部的液氮罐；

S8)同时开启汽化输送泵，对液氮槽内的液氮进行汽化，并控制液氮回收泵和汽化输送泵的流速，使试验箱内部的温度得到缓慢回升；

S9)当试验箱内的温度回升到-50℃以上时，打开箱盖，用鼓风机通过进液总管对液氮槽进行吹扫，让自然温度与试验箱内的低温进行对流，使工件回温到常温后，继续进行下次循环试验或单次完成，试验结束后再将试验工件从试验箱内部吊出；

S10)试验后重新检测工件对应的尺寸，看看是否存在尺寸变化，并观察焊缝是否存在脆性开裂。