[发明专利]低温腐蚀环境下的材料高应变蠕变-疲劳耦合试验方法

说明书

本发明公开了低温腐蚀环境下的材料高应变蠕变‑疲劳耦合试验方法，其是借助于试验装置进行试验的，试验装置包括疲劳试验机、低温仪、视频引伸计、腐蚀溶液容器、置于腐蚀溶液容器中的潜水泵、多层螺旋管、盒状腐蚀槽以及上下夹持杆；盒状腐蚀槽内的空间通过U型溢出板分成长方体室和U型室两部分，长方体室的底壁上设有供金属试样穿过的通孔和进液孔，U型室的底壁上设有能够与腐蚀溶液容器导管连接的出液孔，低温仪中的多层螺旋管分别与进液孔和潜水泵相连接；将试验装置组装完毕并将金属试样紧密连接于盒状腐蚀槽内，即可进行试验。本申请中的试验方法满足低温腐蚀环境中高应变疲劳蠕变试验的测试需求，可以实现不同温度的腐蚀疲劳蠕变试验。

技术领域

本发明涉及材料高应变蠕变-疲劳耦合测试技术领域，具体的说是低温腐蚀环境下的材料高应变蠕变-疲劳耦合试验方法。

背景技术

蠕变试验和疲劳试验是材料安全性评价的重要方法，为评价结构材料在深海复杂环境的服役性能，需对材料在低温腐蚀环境下的高应变疲劳与蠕变性能开展试验。目前国内外开展低温腐蚀环境中疲劳蠕变耦合加载相关研究的较少，也没找到相关的专业试验设备。进行低温腐蚀环境中疲劳蠕变耦合加载存在以下困难：低温长时试验一般通过低温环境箱的方式实现，但环境箱腔体较大，试验需要较长的连接杆，不利于疲劳试验的稳定性；环境箱为封闭环境，难以有效观察溶液挥发水平以及补充溶液，易导致温度与腐蚀环境的不稳定；常规的接触式引伸计在腐蚀环境下引伸计自身会受到腐蚀作用且接触点易造成电化学腐蚀，而使用应变片在高应变测量条件下应变片变形会超过自身弹性极限，无法满足高应变疲劳的测试需求。

因此为克服上述问题，有必要研发一种低温腐蚀环境中疲劳蠕变复合加载的试验方法。

发明内容

为实现结构材料在深海复杂工况下材料服役性能的评价，以GB/T 20120.1-2006《金属和合金的腐蚀 腐蚀疲劳试验 第1部分：循环失效试验》和GB/T 2039-2012《金属材料单轴拉伸蠕变试验方法》的标准为基础，本发明提供的低温腐蚀环境下的材料高应变蠕变-疲劳耦合试验方法，该试验方法解决了模拟深海复杂工况下的温度控制、腐蚀溶液环境保持、疲劳试验过程中产生的扭矩效应难以消除、应变测量以及整个系统的长期稳定性的问题，实现了材料在低温腐蚀环境中高应变蠕变-疲劳耦合试验的性能测试。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

低温腐蚀环境下的材料高应变蠕变-疲劳耦合试验方法，其是借助于高应变蠕变-疲劳耦合试验装置进行试验的，所述高应变蠕变-疲劳耦合试验装置包括一疲劳试验机、一低温仪、一视频引伸计、一潜水泵、一腐蚀溶液容器、一多层螺旋管、一盒状腐蚀槽以及一对能够相对设置夹持于疲劳试验机上的上下夹持杆；

上夹持杆和下夹持杆上均设有能够与金属试样相配合的圆柱形槽；

所述盒状腐蚀槽的前壁采用的是能够与视频引伸计配合使用的测试板，盒状腐蚀槽中设有与测试板固定连接的U型溢出板，所述U型溢出板的两平行面与盒状腐蚀槽的左右侧壁相平行、底面与盒状腐蚀槽的后壁相平行，U型溢出板将盒状腐蚀槽内的空间分成长方体室和U型室两部分，所述长方体室的底壁上设有供金属试样穿过的通孔，金属试样通过橡皮塞和锁紧法兰能够实现与盒状腐蚀槽的紧密连接；长方体室的底壁上还设有进液孔，U型室的底壁上设有出液孔，所述进液孔通过导管与低温仪中的多层螺旋管相连接，多层螺旋管远离进液孔的一端通过导管与置于腐蚀溶液容器中的潜水泵相连接，出液孔与腐蚀溶液容器通过导管连接；

材料高应变蠕变-疲劳耦合试验方法，主要包括如下步骤：

（1）、以GB/T 20120.1-2006中的标准设计两端粗中间细的哑铃形的金属试样，金属试样包括工作段以及设于工作段两端的上下夹持段，上下夹持段上均布满螺纹，将橡皮塞安装于金属试样的下夹持段上且保证橡皮塞的上端面与下夹持段的上端面相齐平；

（2）、将装有橡皮塞的金属试样置于通孔中，保证橡皮塞的上端面与盒状腐蚀槽的底壁上表面相齐平，然后用锁紧法兰将金属试样与盒状腐蚀槽锁紧以保证两者紧密连接；