專利名稱：一種帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，更確切的說，涉及到一種帶原位聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
材料在高溫高壓環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕是許多領(lǐng)域所面臨的重大問題，如石油、化工、 電力等行業(yè)。目前我國(guó)商用核電站主要采用壓水堆，由于壓水堆核電站的服役環(huán)境為高溫高壓循環(huán)水O80 325°C、8 16MPa)，其壓力邊界如壓力容器、蒸汽發(fā)生器、回路管線、熱交換器等均承受一定的服役應(yīng)力，構(gòu)件材料可能發(fā)生嚴(yán)重環(huán)境損傷問題，其中應(yīng)力腐蝕是主要的損傷形式之一，對(duì)核電站的安全運(yùn)行構(gòu)成很大的潛在威脅。聲發(fā)射技術(shù)作為一種無損檢測(cè)技術(shù)，能夠進(jìn)行連續(xù)、原位監(jiān)測(cè)，且對(duì)裂紋形成和擴(kuò)展特別敏感，能夠根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)弱判斷裂紋擴(kuò)展速率，因此很適合研究應(yīng)力腐蝕，開展材料在高溫高壓水環(huán)境中應(yīng)力腐蝕過程的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)研究十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置。首先解決高溫高壓水環(huán)境條件下進(jìn)行應(yīng)力腐蝕測(cè)試的裝置問題，而恒載荷拉伸實(shí)驗(yàn)是開展應(yīng)力腐蝕研究的有效試驗(yàn)方法之一。其次解決高溫高壓水環(huán)境下聲發(fā)射信號(hào)的傳遞和采集問題，因?yàn)橥ǔＢ暟l(fā)射探頭無法直接放入高溫高壓水環(huán)境中采集數(shù)據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括提供動(dòng)態(tài)高溫高壓水環(huán)境的高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、對(duì)高壓釜內(nèi)的試樣進(jìn)行恒載拉伸的恒載荷加載裝置、控制高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和用來在線監(jiān)測(cè)高壓釜內(nèi)試樣的聲發(fā)射信號(hào)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)有儲(chǔ)水罐、過濾器、高壓泵、預(yù)熱器、高壓釜、冷凝器，高壓泵的一端通過管路連接儲(chǔ)水罐的出液口，高壓泵的另一端通過管路連接高壓釜的進(jìn)水口， 高壓釜的出水口通過管路連接儲(chǔ)水罐，在高壓泵與儲(chǔ)水罐連通的管路上設(shè)置過濾器，在高壓泵與高壓釜連通的管路上設(shè)置預(yù)熱器，在高壓釜與儲(chǔ)水罐連通的管路上設(shè)置冷凝器、背壓閥；高壓釜倒置于支架上，高壓釜蓋朝下，釜底朝上，高壓釜下端的釜蓋固定在支架上，高壓釜蓋的下方設(shè)置與高壓釜內(nèi)試樣連接的恒載荷加載裝置；恒載荷加載裝置設(shè)有夾具、水冷加載軸I、轉(zhuǎn)接裝置、加載軸II、底盤、砝碼，試樣夾具固定在高壓釜內(nèi)側(cè)的高壓釜蓋上，試樣固定在夾具上，夾具下方與水冷加載軸I螺紋連接，加載軸I端與轉(zhuǎn)接裝置螺紋連接，轉(zhuǎn)接裝置下端與加載軸II螺紋連接，加載軸II下方與底盤螺紋連接，砝碼為開槽鋼板，放置在底盤上；聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括加載軸I、聲發(fā)射探頭、前置放大器、聲發(fā)射儀，聲發(fā)射探頭固定在加載軸I上，加載軸I把釜內(nèi)試樣的聲發(fā)射信號(hào)傳到聲發(fā)射探頭上，聲發(fā)射探頭的后面連接前置放大器、聲發(fā)射儀，聲發(fā)射探頭將接受到的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)前置放大器傳到聲發(fā)射儀上。所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，在過濾器與儲(chǔ)水罐之間的管路上設(shè)置手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，在預(yù)熱器與高壓泵之間的管路上設(shè)置高壓表和安全閥，在冷凝器與儲(chǔ)水罐之間的管路上設(shè)置過濾閥、背壓閥、流量計(jì)和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，高壓泵的一端連接過濾器，高壓泵的另一端連接高壓表和安全閥。所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，儲(chǔ)水罐上端設(shè)有一個(gè)加液口、兩個(gè)進(jìn)氣口、一個(gè)出氣口，兩個(gè)進(jìn)氣口分別連接氮?dú)夤藓脱鯕夤蓿鰵饪谶B接一個(gè)排氣裝置。所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，儲(chǔ)水罐的下端有一個(gè)出液口和一個(gè)排液口，出液口上連有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，排液口上有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，釜蓋與支架通過螺栓相連，釜蓋下方設(shè)有調(diào)平螺栓，高壓釜的進(jìn)、出水口設(shè)在高壓釜蓋的側(cè)面，出水口和進(jìn)水口連接在高壓釜蓋上。所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，高壓釜內(nèi)側(cè)的出水口上連接不銹鋼管，不銹鋼管伸入高壓釜體底部，高壓釜外側(cè)的出水口連接壓力表和爆破閥， 高壓釜體與單升降吊臂連接。所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，轉(zhuǎn)接裝置設(shè)有上轉(zhuǎn)接件、下轉(zhuǎn)接件、雙向滑塊和兩個(gè)銷子，上轉(zhuǎn)接件上端開內(nèi)螺紋，與加載軸I連接，下端開槽， 并在槽側(cè)面打通孔；下轉(zhuǎn)接件上端開槽，并在槽側(cè)面打通孔，下轉(zhuǎn)接件下端開內(nèi)螺紋，與加載軸II螺紋連接；雙向滑塊上下各有一個(gè)半圓形槽，夾角為90° ；連接時(shí)將兩轉(zhuǎn)接件上轉(zhuǎn)接件和下轉(zhuǎn)接件開槽端成90°對(duì)接，上轉(zhuǎn)接件開槽和下轉(zhuǎn)接件開槽的中間放置雙向滑塊， 上轉(zhuǎn)接件和下轉(zhuǎn)接件的開槽側(cè)面通孔處分別插入銷子，插入上轉(zhuǎn)接件的銷子與雙向滑塊的上半圓形槽配合，插入下轉(zhuǎn)接件的銷子與雙向滑塊的下半圓形槽配合，完成連接。所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，控制柜內(nèi)的控制系統(tǒng)連接高壓泵、預(yù)熱器、高壓釜，控制系統(tǒng)控制高壓泵的開關(guān)、預(yù)熱器的控溫、高壓釜的控溫。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明的高溫高壓水循環(huán)水系統(tǒng)可以控制溫度、壓力、溶解氧等參數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求可以加入特殊離子。2、本發(fā)明的高壓泵和背壓閥可以精確的調(diào)節(jié)循環(huán)水的壓力(0 20MPa)，然后通過預(yù)熱器和高壓釜將水從室溫加熱到350°C。3、本發(fā)明采用特殊的壓力平衡設(shè)計(jì)，保證拉伸軸在疲勞實(shí)驗(yàn)過程中不受高壓釜內(nèi)的壓力影響，使實(shí)驗(yàn)更加精確。4、本發(fā)明可以在高溫高壓水環(huán)境中對(duì)試樣進(jìn)行恒載拉伸試驗(yàn)。通過調(diào)節(jié)砝碼重量可以提供不同大小的恒定載荷。5、本發(fā)明可以通過調(diào)平螺栓調(diào)平釜蓋，通過轉(zhuǎn)接裝置使載荷的重心在加載軸I的延長(zhǎng)線上，保證試樣只受垂直向下的力。6、本發(fā)明的加載軸I同時(shí)作為波導(dǎo)桿，簡(jiǎn)化了裝置設(shè)計(jì)。
7、本發(fā)明成本低廉、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定安全。8、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)都比較方便且能夠較好地滿足實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)開展核電材料高溫高壓水環(huán)境中應(yīng)力腐蝕研究，提高我國(guó)核電站關(guān)鍵設(shè)備的服役安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。


圖1為整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2 (a)為恒載荷加載裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2 (b)為圖2 (a)中的轉(zhuǎn)接裝置示意圖。圖3(a)_(f)為轉(zhuǎn)接裝置結(jié)構(gòu)圖。其中，圖3(a)上轉(zhuǎn)接件主視圖；圖3(b)上轉(zhuǎn)接件側(cè)視圖；圖3(c)下轉(zhuǎn)接件主視圖；圖3(d)下轉(zhuǎn)接件側(cè)視圖；圖3(e)雙向滑塊主視圖；圖3(f)雙向滑塊側(cè)視圖。圖4為高溫高壓實(shí)驗(yàn)過程原位測(cè)得的聲發(fā)射信號(hào)。圖1中，1儲(chǔ)水罐；2過濾器；3高壓泵；4預(yù)熱器；5恒載荷加載裝置；6支架；7高壓釜；8單升降吊臂；9冷凝器；10過濾閥；11背壓閥；12流量計(jì)；13排氣裝置；14控制柜； V1、V2、V3為手動(dòng)調(diào)節(jié)閥；S1、S2為安全閥；G1、G2為氮?dú)夤藓脱鯕夤蓿籄l聲發(fā)射探頭；A2前置放大器；A3聲發(fā)射儀。圖2(a)_(b)中，6支架；7高壓釜；15夾具；16加載軸I ； 17轉(zhuǎn)接裝置；17.a上轉(zhuǎn)接件；17. b下轉(zhuǎn)接件；17. c雙向滑塊；18加載軸II ；19砝碼；20底盤；21試樣；22銷子；17. a 上轉(zhuǎn)接件；17. b下轉(zhuǎn)接件；17. c雙向滑塊。圖3 (a)-(f)中，17. a上轉(zhuǎn)接件；17. b下轉(zhuǎn)接件；17. c雙向滑塊。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供了一種能在高溫高壓循環(huán)水環(huán)境下為材料提供恒載拉伸的試驗(yàn)裝置，該裝置主要由高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、恒載荷加載裝置、控制系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)四部分組成。高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)能夠提供動(dòng)態(tài)高溫高壓水環(huán)境，恒載荷加載裝置對(duì)高壓釜內(nèi)的試樣進(jìn)行恒載拉伸，控制系統(tǒng)控制高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)和高壓釜，聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用來在線監(jiān)測(cè)高壓釜內(nèi)試樣的聲發(fā)射信號(hào)，具體結(jié)構(gòu)如下高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)主要由儲(chǔ)水罐1、過濾器2、高壓泵3、預(yù)熱器4、高壓釜7、冷凝器9、過濾閥10、背壓閥11、流量計(jì)12、排氣裝置13組成。高壓泵3的一端通過管路連接儲(chǔ)水罐1的出液口，高壓泵3的另一端通過管路連接高壓釜7的進(jìn)水口，高壓釜7的出水口通過管路連接儲(chǔ)水罐1，在高壓泵3與儲(chǔ)水罐1連通的管路上設(shè)置過濾器2，在高壓泵3與高壓釜7連通的管路上設(shè)置預(yù)熱器4，在高壓釜7與儲(chǔ)水罐1連通的管路上設(shè)置冷凝器9、背壓閥11。在過濾器2與儲(chǔ)水罐1之間的管路上設(shè)置手動(dòng)調(diào)節(jié)閥Vl，在預(yù)熱器4與高壓泵3之間的管路上設(shè)置高壓表和安全閥Si，在冷凝器9與儲(chǔ)水罐1之間的管路上設(shè)置過濾閥10、 背壓閥11、流量計(jì)12和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥V3。儲(chǔ)水罐1的水經(jīng)過過濾器2過濾后進(jìn)入高壓泵3、 預(yù)熱器4，進(jìn)入高壓釜7，從高壓釜7流出后進(jìn)入冷凝器9冷卻，經(jīng)過背壓閥11、流量計(jì)12最后返回儲(chǔ)水罐1。
高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)中有一個(gè)100升的有機(jī)玻璃儲(chǔ)水罐1，儲(chǔ)水罐1為這個(gè)循環(huán)水回路提供水源，試驗(yàn)后的水經(jīng)過一系列冷卻過濾后又重新回到儲(chǔ)水罐1，整個(gè)高溫高壓循環(huán)水形成一個(gè)封閉的回路。儲(chǔ)水罐1上端有一個(gè)加液口、兩個(gè)進(jìn)氣口、一個(gè)出氣口。兩個(gè)進(jìn)氣口分別連接一個(gè)氮?dú)夤轌l和一個(gè)氧氣罐G2，可以調(diào)節(jié)儲(chǔ)水罐1中的氣體含量，出氣口連接一個(gè)排氣裝置13，可將儲(chǔ)水罐1中的空氣排出，而又使外界空氣無法進(jìn)入儲(chǔ)水罐1。儲(chǔ)水罐 1的下端有一個(gè)出液口和一個(gè)排液口。所述的出液口上也有一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥VI，用來控制進(jìn)入循環(huán)水回路中溶液的流量，所述的排液口上有一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥V2，用來控制是否排出儲(chǔ)水罐1中的水。打開儲(chǔ)水罐1下部出液口前面的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥VI，溶液進(jìn)入過濾器2，過濾器2可以過濾溶液中的大顆粒雜質(zhì)。然后溶液進(jìn)入高壓泵3，溶液經(jīng)預(yù)熱器4加熱后進(jìn)入高壓釜7。 高壓釜7自身帶有加熱裝置，可對(duì)水進(jìn)行二次加熱。水流出高壓釜7后進(jìn)入冷凝器9冷卻至室溫，經(jīng)過濾閥10到背壓閥11，過濾閥可過濾雜質(zhì)來保護(hù)背壓閥11。水經(jīng)背壓閥11后變?yōu)槌?，?jīng)過流量計(jì)12最后流回儲(chǔ)水罐1。高壓釜7為316不銹鋼釜，容積2升，設(shè)計(jì)溫度和壓力為350°C、20MPa。為了便于加載，高壓釜7倒置于支架6上，即高壓釜蓋朝下，釜底朝上，高壓釜蓋的下方設(shè)置與高壓釜 7內(nèi)試樣連接的恒載荷加載裝置5，高壓釜7下端的釜蓋固定在支架6上，釜蓋與支架6用螺栓相連，釜蓋下方有三個(gè)調(diào)平螺栓，保證釜蓋水平，高壓釜7的進(jìn)、出水口設(shè)在高壓釜蓋的側(cè)面，出水口和進(jìn)水口連接在高壓釜蓋上。高壓釜7內(nèi)側(cè)的出水口上連接不銹鋼管，不銹鋼管伸入高壓釜體底部，高壓釜外側(cè)的出水口連接壓力表和爆破閥。高壓釜體與單升降吊臂8連接，通過單升降吊臂8實(shí)現(xiàn)升降。如圖2(a)_(b)所示，恒載荷加載裝置5包括夾具15、水冷加載軸116、轉(zhuǎn)接裝置 17、加載軸1118、底盤20、砝碼19。試樣夾具15固定在高壓釜7內(nèi)側(cè)的高壓釜蓋上，試樣 21固定在夾具上。夾具15下方與水冷加載軸116螺紋連接，加載軸116下端與轉(zhuǎn)接裝置 17螺紋連接，轉(zhuǎn)接裝置下端與加載軸II18螺紋連接，加載軸II18下方與底盤20螺紋連接， 砝碼19為開槽鋼板，放置在底盤20上。砝碼19大小固定，厚度不同，可以提供不同載荷加載軸I。如圖3(a)_(f)所示，轉(zhuǎn)接裝置包括上轉(zhuǎn)接件17. a、下轉(zhuǎn)接件17. b、雙向滑塊17. c 和兩個(gè)銷子22。上轉(zhuǎn)接件17. a上端開內(nèi)螺紋，與加載軸116連接，下端開槽，并在槽側(cè)面打通孔。下轉(zhuǎn)接件17. b上端開槽，并在槽側(cè)面打通孔，下轉(zhuǎn)接件17. b下端開內(nèi)螺紋，與加載軸1118螺紋連接。雙向滑塊17. c上下各有一個(gè)半圓形槽，夾角為90°。連接時(shí)將兩轉(zhuǎn)接件上轉(zhuǎn)接件17. a和下轉(zhuǎn)接件17. b開槽端成90°對(duì)接，上轉(zhuǎn)接件17. a開槽和下轉(zhuǎn)接件 17. b開槽的中間放置雙向滑塊17. c，上轉(zhuǎn)接件17. a和下轉(zhuǎn)接件17. b的開槽側(cè)面通孔處分別插入銷子22，插入上轉(zhuǎn)接件17. a的銷子與雙向滑塊17. c的上半圓形槽配合，插入下轉(zhuǎn)接件17. b的銷子與雙向滑塊17. c的下半圓形槽配合，完成連接。通過轉(zhuǎn)接裝置使載荷的重心在加載軸I的延長(zhǎng)線上，保證試樣只受垂直向下的力。控制柜14內(nèi)的控制系統(tǒng)連接高壓泵3、預(yù)熱器4、高壓釜7，控制柜14內(nèi)的控制系統(tǒng)可以控制高壓泵3的開關(guān)、預(yù)熱器4的控溫、高壓釜7的控溫，并能提供過溫過壓等安全保護(hù)。聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括加載軸116、聲發(fā)射探頭Al、前置放大器A2、聲發(fā)射儀A3。聲發(fā)射探頭Al固定在波導(dǎo)桿即加載軸116上，加載軸I把釜內(nèi)試樣的聲發(fā)射信號(hào)傳到聲發(fā)射探頭Al上，聲發(fā)射探頭Al的后面連接前置放大器A2、聲發(fā)射儀A3。聲發(fā)射探頭Al 將接受到的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)前置放大器A2傳到聲發(fā)射儀A3上。加載軸I 16作為波導(dǎo)桿，既可以保證聲波的導(dǎo)通性，又簡(jiǎn)化了設(shè)備。運(yùn)行這套帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，包括如下步驟1、儲(chǔ)水罐1注水。關(guān)閉手動(dòng)調(diào)節(jié)閥V1、V2，打開儲(chǔ)水罐1上面的加液口，注入實(shí)驗(yàn)用水，當(dāng)水位到達(dá)儲(chǔ)水罐1高度約三分之二時(shí)，注水完畢。2、裝試樣。通過單升降吊臂8使高壓釜體上移，分開高壓釜體和釜蓋后，將試樣放入夾具15中，并使用銷子22連接。3、擰緊高壓釜。裝完試樣后，通過單升降吊臂8使釜體下移放使高壓釜體和釜蓋充分結(jié)合，然后擰緊高壓釜7下面的主螺栓，使高壓釜7完全密封。4、試樣加載，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要在底盤20上放置不同重量的砝碼19。5、連接聲發(fā)射裝置。將聲發(fā)射探頭Al固定在波導(dǎo)桿即加載軸116上，聲發(fā)射探頭 Al的后面連接前置放大器A2和聲發(fā)射儀A3。6、通循環(huán)水。打開手動(dòng)調(diào)節(jié)閥VI，使儲(chǔ)水罐1與回路接通，打開高溫高壓循環(huán)水控制柜14，打開高壓泵3的開關(guān)按鈕，將儲(chǔ)水罐1的水送入回路。7、循環(huán)水升壓。當(dāng)循環(huán)水開始流回儲(chǔ)水罐1時(shí)，向右緩慢擰緊背壓閥11，此時(shí)壓力逐漸上升，直到達(dá)到實(shí)驗(yàn)壓力。8、循環(huán)水加熱。加熱前打開冷凝器9和加載軸I 16水冷套的自來水開關(guān)，設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，然后開啟控制柜14上的預(yù)熱器4和高壓釜7控溫按鈕，此時(shí)釜內(nèi)的溫度逐漸上升， 直到溫度穩(wěn)定。9、停止實(shí)驗(yàn)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間達(dá)到設(shè)定的條件后，然后關(guān)閉控制柜14上的預(yù)熱器4和高壓釜7的加熱開關(guān)，此時(shí)釜內(nèi)溫度逐漸降低，當(dāng)?shù)竭_(dá)室溫后，向左調(diào)節(jié)背壓閥11，使壓力降低為零，關(guān)閉高壓泵3，使水停止循環(huán)，然后關(guān)閉冷凝器9和水冷裝置的自來水，將砝碼19 卸下，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。實(shí)施例國(guó)產(chǎn)核級(jí)304不銹鋼在300°C、lOMPa、溶解氧(DO)飽和的高溫高壓循環(huán)水中的恒
載拉伸試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料為國(guó)產(chǎn)核級(jí)304不銹鋼，試樣加工成緊湊拉伸試樣，試樣寬度W = 20mm, 試樣厚度B = 10mm，向儲(chǔ)水罐中注入純水。把試樣固定在夾具上，擰緊高壓釜，在底盤上放置350kg砝碼。將聲發(fā)射探頭固定在波導(dǎo)桿即加載軸I上，開動(dòng)高溫高壓循環(huán)水控制柜，啟動(dòng)高壓泵。等水流回儲(chǔ)水罐時(shí)，然后調(diào)節(jié)背壓閥，使壓力恒定為lOMPa，預(yù)熱器溫度設(shè)定為 300°C，高壓釜溫度設(shè)定為300°C，啟動(dòng)加熱開關(guān)，打開聲發(fā)射軟件，設(shè)置門檻值為25dB，開始監(jiān)測(cè)聲發(fā)射信號(hào)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行60000s后停止加熱，開始降溫。當(dāng)釜內(nèi)溫度降至室溫時(shí)，停止監(jiān)測(cè)聲發(fā)射信號(hào)。圖4為整個(gè)過程的累計(jì)撞擊數(shù)，從圖中可以看出，升溫降溫時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)明顯多于恒溫過程，這可能由于溫度變化引起材料熱脹冷縮，產(chǎn)生多余的聲發(fā)射信號(hào)。 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)泄露問題。
權(quán)利要求
1.一種帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置包括 提供動(dòng)態(tài)高溫高壓水環(huán)境的高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、對(duì)高壓釜內(nèi)的試樣進(jìn)行恒載拉伸的恒載荷加載裝置、控制高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和用來在線監(jiān)測(cè)高壓釜內(nèi)試樣的聲發(fā)射信號(hào)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)有儲(chǔ)水罐、過濾器、高壓泵、預(yù)熱器、高壓釜、冷凝器，高壓泵的一端通過管路連接儲(chǔ)水罐的出液口，高壓泵的另一端通過管路連接高壓釜的進(jìn)水口，高壓釜的出水口通過管路連接儲(chǔ)水罐，在高壓泵與儲(chǔ)水罐連通的管路上設(shè)置過濾器，在高壓泵與高壓釜連通的管路上設(shè)置預(yù)熱器，在高壓釜與儲(chǔ)水罐連通的管路上設(shè)置冷凝器、背壓閥；高壓釜倒置于支架上，高壓釜蓋朝下，釜底朝上，高壓釜下端的釜蓋固定在支架上，高壓釜蓋的下方設(shè)置與高壓釜內(nèi)試樣連接的恒載荷加載裝置；恒載荷加載裝置設(shè)有夾具、水冷加載軸I、轉(zhuǎn)接裝置、加載軸II、底盤、砝碼，試樣夾具固定在高壓釜內(nèi)側(cè)的高壓釜蓋上，試樣固定在夾具上，夾具下方與水冷加載軸I螺紋連接， 加載軸I端與轉(zhuǎn)接裝置螺紋連接，轉(zhuǎn)接裝置下端與加載軸II螺紋連接，加載軸II下方與底盤螺紋連接，砝碼為開槽鋼板，放置在底盤上；聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括加載軸I、聲發(fā)射探頭、前置放大器、聲發(fā)射儀，聲發(fā)射探頭固定在加載軸I上，加載軸I把釜內(nèi)試樣的聲發(fā)射信號(hào)傳到聲發(fā)射探頭上，聲發(fā)射探頭的后面連接前置放大器、聲發(fā)射儀，聲發(fā)射探頭將接受到的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)前置放大器傳到聲發(fā)射儀上。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，在過濾器與儲(chǔ)水罐之間的管路上設(shè)置手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，在預(yù)熱器與高壓泵之間的管路上設(shè)置高壓表和安全閥，在冷凝器與儲(chǔ)水罐之間的管路上設(shè)置過濾閥、背壓閥、流量計(jì)和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，高壓泵的一端連接過濾器，高壓泵的另一端連接高壓表和安全閥。
3.按照權(quán)利要求1所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，儲(chǔ)水罐上端設(shè)有一個(gè)加液口、兩個(gè)進(jìn)氣口、一個(gè)出氣口，兩個(gè)進(jìn)氣口分別連接氮?dú)夤藓脱鯕夤?，出氣口連接一個(gè)排氣裝置。
4.按照權(quán)利要求1所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，儲(chǔ)水罐的下端有一個(gè)出液口和一個(gè)排液口，出液口上連有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，排液口上有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
5.按照權(quán)利要求1所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，釜蓋與支架通過螺栓相連，釜蓋下方設(shè)有調(diào)平螺栓，高壓釜的進(jìn)、出水口設(shè)在高壓釜蓋的側(cè)面，出水口和進(jìn)水口連接在高壓釜蓋上。
6.按照權(quán)利要求1所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，高壓釜內(nèi)側(cè)的出水口上連接不銹鋼管，不銹鋼管伸入高壓釜體底部，高壓釜外側(cè)的出水口連接壓力表和爆破閥，高壓釜體與單升降吊臂連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)接裝置設(shè)有上轉(zhuǎn)接件、下轉(zhuǎn)接件、雙向滑塊和兩個(gè)銷子，上轉(zhuǎn)接件上端開內(nèi)螺紋，與加載軸I連接，下端開槽，并在槽側(cè)面打通孔；下轉(zhuǎn)接件上端開槽，并在槽側(cè)面打通孔，下轉(zhuǎn)接件下端開內(nèi)螺紋，與加載軸II螺紋連接；雙向滑塊上下各有一個(gè)半圓形槽，夾角為90° ；連接時(shí)將兩轉(zhuǎn)接件上轉(zhuǎn)接件和下轉(zhuǎn)接件開槽端成90°對(duì)接，上轉(zhuǎn)接件開槽和下轉(zhuǎn)接件開槽的中間放置雙向滑塊，上轉(zhuǎn)接件和下轉(zhuǎn)接件的開槽側(cè)面通孔處分別插入銷子，插入上轉(zhuǎn)接件的銷子與雙向滑塊的上半圓形槽配合，插入下轉(zhuǎn)接件的銷子與雙向滑塊的下半圓形槽配合，完成連接。
8.按照權(quán)利要求1所述的帶聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，控制柜內(nèi)的控制系統(tǒng)連接高壓泵、預(yù)熱器、高壓釜，控制系統(tǒng)控制高壓泵的開關(guān)、預(yù)熱器的控溫、高壓釜的控溫。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，更確切的說，涉及到一種帶原位聲發(fā)射測(cè)試的高溫高壓循環(huán)水恒載拉伸實(shí)驗(yàn)裝置。首先，解決高溫高壓水環(huán)境條件下進(jìn)行應(yīng)力腐蝕測(cè)試的裝置問題。其次，解決高溫高壓水環(huán)境下聲發(fā)射信號(hào)的傳遞和采集問題據(jù)。該裝置包括提供動(dòng)態(tài)高溫高壓水環(huán)境的高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、對(duì)高壓釜內(nèi)的試樣進(jìn)行恒載拉伸的恒載荷加載裝置、控制高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和用來在線監(jiān)測(cè)高壓釜內(nèi)試樣的聲發(fā)射信號(hào)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)都比較方便且能夠較好地滿足實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)開展核電材料高溫高壓水環(huán)境中應(yīng)力腐蝕研究，提高我國(guó)核電站關(guān)鍵設(shè)備的服役安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。
文檔編號(hào)G01N3/18GK102288492SQ20111018458
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者吳欣強(qiáng), 徐健, 王翔, 韓恩厚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所