[发明专利]模拟构件之间连接件工作要求的方法和装置

说明书

本发明提出了一种模拟构件之间连接件工作要求的方法，即采用一个圆盘状试件，它的内部中心区域贯穿许多空心圆柱体，这些圆柱体用套管或空心管塞与圆盘厚度部分连接，这样，当在试件的外部施加作用力时就会在它的内部形成相应于上述工作要求的应力条件。

过去与此类似的一种方法是用在圆周上等距离地分布并与圆周表面相接触的六个液压圆柱体来产生可需的应力条件，这要采用昂贵的技术设备，除此之外，这种方法还有很大的缺点，即由于作用力不是均匀地施加到圆周上而是仅仅施加到六个不连续的点上，因而使试件的形变不均匀。

本发明的目的是提出前述的这种方法，可用简单的方式对试件周围均匀地施加作用力。

根据本发明，通过均匀地传送入热量使圆盘试件的外部位加热，同时冷却试件内部位可以达到这个目的。

通过对圆盘中加热的外部位和冷却的内部位之间热膨胀的约束，从而在穿孔的内部位产生了拉伸应力条件。

这一方法的其它优点将在以下进一步说明。

实施上述方法的装置的特征是将电阻加热器和热绝缘层装在试件的外部位，而内部位和外部位之间以作为冷却通道的空心圆柱体来隔开。

用这种方法能可靠地保证外部的热量不传入保持在低温度下的内部位。

将电阻加热器安装在外部圆周表面上便可以均匀地供入热量。

空心管塞或套管在它与空心圆柱体连接处的内部圆周表面上装有应变计以便测定切向应变。

这样做是因为根据已知的应力应变关系，可以把在空心管塞或套管内部所测定的切向应变值准确地转换成空心圆柱体与圆盘之间接触区或空心圆柱体与空心管塞或套管之间接触区的相应应变。

为了确保在不同模拟操作中应变值的可重复性，在所有空心管塞内的应变计应该始终处于相同的位置。

下面结合实施例具体说明对蒸气锅炉中管板工作要求的模拟过程。

图1是沿图2中Ⅰ-Ⅰ线作的试件剖面图，

图2是沿图1中箭头Ⅱ方向的试件视图。

在具体的实施例中，上述方法和装置用来模拟在操作、测试时和可能的故障条件下，膨胀接头的工作要求，这些接头是在修理蒸气锅炉时在管板部位制作的。在这些地方，通常是藉膨胀的空心管塞堵住损坏的蒸气发生管，或者靠膨胀的套管跨越损坏的地方。套管或空心管塞与蒸气锅炉管道的连接，除了借助于膨胀、收缩或其它弹性应力外，也可以通过焊接、钎焊、粘接等等方法来实现。在套管或空心管塞与蒸气锅炉管道之间的连接必须经受住例如300℃以上的温度、228巴初级边（Primary-side）压力和106巴的次级边（Secondary-Side）压力面不发生渗漏。在蒸气锅炉工作期间，这种压力差会在管板下侧，即在空心管塞或套管的膨胀部位产生压缩或拉伸应力。因为对刚膨胀时的空心管塞或套管或蒸气锅炉管道而言，由膨胀所产生的压缩应力，根据经验刚好低于材料的屈服点，所以在管板中出现的压缩应力，和在管塞中伴随的压缩应力的增加，就会使管塞壁产生塑性形变，在卸载后，可使膨胀接头发生逆向塑性变形而损坏，因而也减小了总的应力。

用下面描述的方法和相应的装置模拟受力情况能确保连接件在实际工作中的可靠性。

试件1由中心穿了19个孔3的圆盘2构成，在每个孔中空心圆柱体4、4a的长度超出圆盘的厚度，其尺寸大约为50毫米。在7个内层空心圆柱体4中都分别插入空心管塞5，并在预先确定的膨胀范围6内膨胀。孔3的几何分布、空心圆柱体4、4a和空心管塞5的尺寸，以及采用的膨胀技术都符合被模拟蒸气锅炉中管板内膨胀管道接头的要求，其中空心圆柱体4、4a与蒸气锅炉的管道是对等的。7个安装有空心管塞5的空心圆柱体4构成试件1的内部位7，没有装入空心管塞的外层空心圆柱体4a，将内部位7与试件1的外部位8隔开。电阻加热器10安装在圆盘2的圆周面9上，其直径约为300毫米，电阻加热器和外部位的其它部分装有绝缘层11以防止热量散失。