一種環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置，包括兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件，每組夾頭組件包括拉伸板A和B，拉伸板A的一端為螺紋連接軸，其另一端為銑扁結(jié)構(gòu)，拉伸板B的一端通過(guò)銷子A與拉伸板A連接，其另一端設(shè)有銷子B，銷子B上設(shè)有夾口部件，夾口部件由同軸布置的兩個(gè)半圓筒構(gòu)成；兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件中的螺紋連接軸為同軸布置，兩個(gè)夾口部件抱合后形成一圓筒狀的夾頭，夾頭的外回轉(zhuǎn)表面呈一環(huán)形槽狀，兩個(gè)夾頭組件中的兩個(gè)拉伸板B之間呈對(duì)側(cè)且錯(cuò)開(kāi)的布置。本發(fā)明裝置與現(xiàn)有高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)配合，在無(wú)需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改造的前提下可實(shí)現(xiàn)對(duì)耐熱合金管實(shí)際環(huán)焊縫接頭的蠕變性能測(cè)試，擴(kuò)大了傳統(tǒng)試驗(yàn)機(jī)的適用范圍。
【專利說(shuō)明】
一種環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種焊接管件蠕變斷裂測(cè)試的試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]燃煤發(fā)電是我國(guó)目前最主要的發(fā)電方式，為了節(jié)能減排，我國(guó)正在大力發(fā)展高效潔凈的超超臨界機(jī)組。在火電機(jī)組鍋爐中有數(shù)量龐大的水冷壁管、再熱器管、過(guò)熱器管、省煤器管等耐高溫合金管，均采用焊接工藝連接。由于超超臨界機(jī)組的蒸汽溫度和壓力提高，使得鍋爐耐高溫合金管的服役環(huán)境變得極為惡劣，因此大量新型的耐熱合金被采用，如T23、T92、HR3C等。然而，國(guó)內(nèi)對(duì)這些新的耐熱合金的長(zhǎng)期高溫性能掌握不足(特別是最薄弱的焊接接頭)，機(jī)組曾發(fā)生多次焊接接頭泄露事故，如國(guó)內(nèi)多臺(tái)機(jī)組發(fā)生了大面積的T23水冷壁管泄露，造成機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]統(tǒng)計(jì)表明，耐熱合金管子失效的主要形式為裂紋，裂紋多起源于管子焊接接頭6點(diǎn)鐘和12點(diǎn)鐘位置的焊根處，為橫向裂紋，從內(nèi)壁沿壁厚方向和管道軸向方向向外擴(kuò)展，部分裂紋已延伸至母材。為了研究該橫向裂紋發(fā)生的機(jī)制，應(yīng)研究焊接接頭的蠕變開(kāi)裂機(jī)理。然而，目前標(biāo)準(zhǔn)中的蠕變?cè)囼?yàn)方法均為沿管子軸向取樣，軸向拉伸導(dǎo)致焊縫中出現(xiàn)縱向裂紋，無(wú)法模擬橫向裂紋產(chǎn)生的載荷條件，制約了橫向裂紋產(chǎn)生機(jī)理的研究。因此，針對(duì)耐熱合金管焊接接頭開(kāi)發(fā)一種新型蠕變?cè)囼?yàn)裝置具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有傳統(tǒng)單軸蠕變?cè)囼?yàn)只能沿管子軸向加載的不足，而對(duì)管子徑向施加載荷，并通過(guò)設(shè)計(jì)出環(huán)形槽狀結(jié)構(gòu)以容納管子環(huán)焊縫焊根處的背面余高，開(kāi)發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易緊湊、使用靈活方便，并與現(xiàn)有試驗(yàn)機(jī)配合良好的環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置，針對(duì)耐熱合金管環(huán)焊縫接頭，利用本裝置可以較為接近地模擬管子的實(shí)際受力情況。
[0005]本發(fā)明一種環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置，包括兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件，所述夾頭組件包括拉伸板A和拉伸板B，所述拉伸板A的一端為螺紋連接軸，所述拉伸板A的另一端為銑扁結(jié)構(gòu)，所述拉伸板B的一端通過(guò)銷子A與拉伸板A連接，所述拉伸板B的另一端設(shè)有銷子B，所述銷子B上設(shè)有夾口部件，所述夾口部件由同軸布置的兩個(gè)半圓筒構(gòu)成；兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件中的兩個(gè)拉伸板A上的螺紋連接軸為同軸布置；兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件中的兩個(gè)夾口部件抱合后形成一圓筒狀的夾頭，所述夾頭的外回轉(zhuǎn)表面呈一環(huán)形槽狀，該夾頭用于夾裝和固定焊管試樣。
[0006]進(jìn)一步講，兩個(gè)夾頭組件中的兩個(gè)拉伸板B之間的相互位置是:相對(duì)于平面A呈對(duì)側(cè)且錯(cuò)開(kāi)的布置，所述平面A過(guò)兩個(gè)拉伸板A的軸線、且垂直于夾頭的軸線。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0008]本發(fā)明的高溫焊管環(huán)形蠕變?cè)囼?yàn)裝置，與現(xiàn)有高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)配合，在無(wú)需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改造的前提下可實(shí)現(xiàn)對(duì)耐熱合金管實(shí)際環(huán)焊縫接頭的蠕變性能測(cè)試，擴(kuò)大了傳統(tǒng)試驗(yàn)機(jī)的適用范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明環(huán)形蠕變?cè)囼?yàn)裝置的立體圖；
[0010]圖2是本發(fā)明環(huán)形蠕變?cè)囼?yàn)裝置的主視圖；
[0011]圖3是本發(fā)明環(huán)形蠕變?cè)囼?yàn)裝置的側(cè)視圖。
[0012]圖中:10,20-夾頭組件，1U21-拉伸板A，12,22-銷子A，13,23-拉伸板B，14,24銷子B，15,25-半圓筒A，16,26-半圓筒B。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]如圖1所示所示，本發(fā)明一種環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置，包括兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件10和20，以?shī)A頭組件10為例說(shuō)明其構(gòu)成，所述夾頭組件10包括拉伸板All和拉伸板B13，所述拉伸板All的一端為螺紋連接軸，用以與高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)的高溫拉桿聯(lián)結(jié)；所述拉伸板All的另一端為銑扁結(jié)構(gòu)，所述拉伸板B13的一端通過(guò)銷子A12與拉伸板All連接，所述拉伸板B13的另一端設(shè)有銷子B14，所述銷子B14上設(shè)有夾口部件，所述夾口部件由同軸布置的兩個(gè)半圓筒15和16構(gòu)成，即兩個(gè)半圓筒15和16與拉伸板All由銷子A14通過(guò)銷孔貫穿并聯(lián)結(jié)。
[0015]同樣，夾頭組件20由拉伸板A21、銷子A12、拉伸板B23、銷子B24、兩個(gè)半圓筒25和26構(gòu)成。
[0016]兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件中的兩個(gè)拉伸板A上的螺紋連接軸為同軸布置，如圖2所示。
[0017]兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件10和20中的兩個(gè)夾口部件(即一側(cè)為同軸的兩個(gè)半圓筒15和16，另一側(cè)為同軸的兩個(gè)半圓筒25和26)抱合后形成一圓筒狀的夾頭，所述夾頭的外回轉(zhuǎn)表面呈一環(huán)形槽狀，該夾頭用于夾裝和固定焊管試樣。
[0018]為了改善兩個(gè)拉伸板B13和23在銷子B的銷孔處受力狀況，本發(fā)明將兩個(gè)夾頭組件10和20中的兩個(gè)拉伸板B13和23之間的相互位置設(shè)計(jì)為:相對(duì)于平面A呈對(duì)側(cè)且錯(cuò)開(kāi)的布置，所述平面A過(guò)兩個(gè)拉伸板A (即兩個(gè)拉伸板A上的螺紋連接軸)的軸線、且垂直于夾頭的軸線，如圖2和圖3所示。
[0019]安裝試樣時(shí)，首先，將夾頭組件20的半圓筒26與夾頭組件10的半圓筒15形成抱合對(duì)正的位置形成一圓筒狀，然后將焊管試樣套在該圓筒上，同理，夾頭組件10的半圓筒16與夾頭組件20的半圓筒25形成抱合對(duì)正的位置形成另一圓筒狀，并穿過(guò)焊管試樣后分別用兩個(gè)銷子B14和24固定即可。
[0020]使用本發(fā)明環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置，首先，一個(gè)夾頭組件10中的拉伸板All的螺紋連接軸與試驗(yàn)機(jī)底端相聯(lián)結(jié)并固定不動(dòng)，另一個(gè)夾頭組件20中的拉伸板A21的螺紋與試驗(yàn)機(jī)拉伸端相聯(lián)結(jié)并施加衡載，且保證外力的作用線通過(guò)試樣中心即焊縫中心(如圖2中通過(guò)兩個(gè)拉伸板All和21軸向的點(diǎn)劃線位置)，同時(shí)整個(gè)裝置及所夾試樣置于高溫爐膛中。進(jìn)行單軸蠕變拉伸試驗(yàn)時(shí)，力經(jīng)過(guò)銷子A12、拉伸板B13和銷子B14傳遞至夾頭中的由兩個(gè)同軸設(shè)置的半圓筒15和16構(gòu)成的夾口部件；同理，反力也經(jīng)過(guò)另一個(gè)夾頭組件20中的銷子A22、拉伸板A23和銷子B24傳遞至夾頭部件(由兩個(gè)同軸的半圓筒25和26構(gòu)成)。
[0021]本裝置裝夾試樣后進(jìn)行高溫蠕變?cè)囼?yàn)(500°C )時(shí)，試樣環(huán)焊縫承受沿管子徑向的拉伸載荷，可據(jù)此模擬耐熱合金管環(huán)焊縫承受的結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力，觀察焊根裂紋萌生和擴(kuò)展行為，從而分析橫向裂紋的性質(zhì)。
[0022]本發(fā)明擬通過(guò)開(kāi)發(fā)一種新型的環(huán)形蠕變?cè)囼?yàn)裝置來(lái)模擬耐熱合金管焊接接頭服役條件(高溫、載荷、焊根缺陷等)，研究焊根處發(fā)生橫向裂紋及擴(kuò)展的機(jī)理，為提出改進(jìn)措施提供理論與數(shù)據(jù)依據(jù)，對(duì)超超臨界鍋爐投產(chǎn)后的安全、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。
[0023]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置，包括兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件，其特征在于， 所述夾頭組件包括拉伸板A和拉伸板B，所述拉伸板A的一端為螺紋連接軸，所述拉伸板A的另一端為銑扁結(jié)構(gòu)，所述拉伸板B的一端通過(guò)銷子A與拉伸板A連接，所述拉伸板B的另一端設(shè)有銷子B，所述銷子B上設(shè)有夾口部件，所述夾口部件由同軸布置的兩個(gè)半圓筒構(gòu)成； 兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件中的兩個(gè)拉伸板A上的螺紋連接軸為同軸布置； 兩組結(jié)構(gòu)相同的夾頭組件中的兩個(gè)夾口部件抱合后形成一圓筒狀的夾頭，所述夾頭的外回轉(zhuǎn)表面呈一環(huán)形槽狀，該夾頭用于夾裝和固定焊管試樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述環(huán)形焊接試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置，其特征在于，兩個(gè)夾頭組件中的兩個(gè)拉伸板B之間的相互位置是:相對(duì)于平面A呈對(duì)側(cè)且錯(cuò)開(kāi)的布置，所述平面A過(guò)兩個(gè)拉伸板A的軸線、且垂直于夾頭的軸線。
【文檔編號(hào)】G01N3/04GK104165811SQ201410379169
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】徐連勇, 張宇, 荊洪陽(yáng), 韓永典 申請(qǐng)人:天津大學(xué)