本實用新型涉及一種用于高溫高壓水汽環(huán)境下管道加載變形協(xié)調(diào)機構，屬管件力學性能、應力腐蝕性能等應力加載相關測試分析及其測試裝備領域。
背景技術：
金屬材料的拉伸、壓縮、疲勞、蠕變持久、應力腐蝕、腐蝕疲勞及腐蝕蠕變等性能水平是材料產(chǎn)品質(zhì)量性能考核與服役評價與壽命評估的重要參考依據(jù)。在對這些材料性能的測試過程中，不可避免地要使用加載裝置來實現(xiàn)對試樣的應力加載。由于材料加載過程中可能會發(fā)生不同程度的形變，形變后的加載過程仍要求均勻、穩(wěn)定并控制準確，同時需要對工作中的主軸實現(xiàn)動態(tài)加載的功能。因此，金屬材料力學加載主要取決于對設備加載過程的控制，試樣的應力加載裝置因而成為力學性能測試設備的關鍵部件之一。
管件的軸向加載裝置是一種針對管件試樣應力加載的測試設備。普通的力學加載裝置主要應用于對板狀或柱狀實心材料的軸向拉伸或壓縮性能測試。隨著管道等空心材料構件的廣泛應用和力學性能測試設備的發(fā)展，直接對管道試樣進行力學性能測試的需求日益突出，管道力學性能檢測成為大尺寸和全尺寸非標管件性能評價的關鍵測試內(nèi)容和指標要求。由于管道構件在實際使用過程中內(nèi)、外壁一般與水、氣體等液相或氣相介質(zhì)接觸，同時可能伴隨著高溫高壓環(huán)境，這些介質(zhì)在高溫高壓和外界應力的條件下與管件發(fā)生作用，此類管件典型的應用案例為內(nèi)部存在高溫高壓水的核電或火電管道，或者內(nèi)外都有高溫高壓水汽的蒸汽發(fā)生器熱交換管。為了模擬電站管道真實的工作條件，評價管件的實際服役性能，需要在管件內(nèi)、外壁都有高溫高壓水汽環(huán)境的條件下對管件進行軸向加載。
模擬真實電站環(huán)境下的管道力學加載裝置不僅需要可靠的加載控制系統(tǒng)，還離不開高壓釜以及相關的密封措施以實現(xiàn)高溫高壓水汽環(huán)境條件。在對內(nèi)、外壁接觸有高溫高壓水汽的管道實施加載時，一方面該裝置需要外接中空管道連接被加載管道，同時被加載管道應處于高壓釜環(huán)境中，以保證被加載管道內(nèi)部和外部的水汽溫度和壓力；另一方面該裝置需要考慮在動態(tài)加載過程中管道的變形導致與之連接的外接管道發(fā)生相對位置移動。由于被加載管道內(nèi)、外部連接的高溫高壓水汽環(huán)境不同，管外水汽環(huán)境通常需要高壓釜來實現(xiàn)，被加載管內(nèi)環(huán)境需要外接管道來實現(xiàn)，因而外接管道需要延伸至控制管外水汽環(huán)境的高壓釜之外。外接管道在被加載管道動態(tài)加載過程中具有相對移動，導致相關連接管道均發(fā)生移動，最終造成外圍的高壓釜等極難實現(xiàn)密封。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種設計簡單，使用簡便，適合于實驗室管道試樣加載測試和實際工程加載裝置的應用的用于高溫高壓水汽環(huán)境下管道加載變形協(xié)調(diào)機構。
本實用新型的技術方案是：一種用于高溫高壓水汽環(huán)境下管道加載變形協(xié)調(diào)機構，該協(xié)調(diào)機構包括：2個加載底座、2個進水管、2個出水管、2個平衡板和2個非固定式螺栓夾頭；
其中，所述2個加載底座分為上、下加載底座且從上到下依次設置，所述上加載底座和下加載底座之間通過管道試樣連接，所述下加載底座的兩側(cè)對稱設置2個所述進水管，且2個所述進水管均與所述下加載底座連通，所述上加載底座的兩側(cè)對稱設置2個所述出水管，且2個所述出水管均與所述上加載底座連通。
進一步，2個進水管和2個出水管之間夾角為90°，且與管道試樣軸線呈軸對稱。
進一步，所述進水管由進水管上豎直段、中空螺旋管段、進水管下豎直段、盤管段和進水管傾斜段組成，所述進水管上豎直段、中空螺旋管段、進水管下豎直段、盤管段和進水管傾斜段從上到下沿著進水方向依次設置。
進一步，所述出水管由出水管豎直段和出水管傾斜段組成。
進一步，所述管道試樣的軸線與所述上加載底座、下加載底座的軸線重合。
進一步，2個進水管路的盤管段分別位于2個對稱設置在所述下加載底座的兩側(cè)的平衡板上，通過2個非固定式螺栓夾頭固定。
進一步，所述2個進水管路中的中空螺旋管段的彈性系數(shù)相同。
該管道加載變形協(xié)調(diào)機構由于在上、下兩個加載底座上各設有2個進水管路和2個出水管路，且進出水管路與軸向之間夾角為90°，與管道試樣或上、下加載底座的軸線呈軸對稱關系，因而可以消除管道試樣在加載過程中由于進出水流造成的非軸向力；該機構的進水管包括中空螺旋管段，在管道試樣加載變形（伸長或縮短）的過程中，螺旋管隨著管道試樣一起同步發(fā)生變形，從而使2個進水管路和2個出水管路的頂端始終在同一位置，起到了協(xié)調(diào)變形的作用。
本實用新型的有益效果是：由于采用上述技術方案，本實用新型具有設計簡單，使用簡便，可與高壓釜配合實現(xiàn)密封設計，實現(xiàn)在管道內(nèi)、外壁均存在高溫高壓水汽環(huán)境下對被加載管道實現(xiàn)動態(tài)加載功能，直接應用于電站管件及其他管件在通水條件下拉伸、壓縮、疲勞、蠕變持久、應力腐蝕及腐蝕蠕變等測試的力學加載，在管件試樣力學性能測試和及其裝備制造領域具有廣闊的應用前景。
附圖說明
圖1是一種用于高溫高壓水汽環(huán)境下管道加載變形協(xié)調(diào)機構簡圖。
圖中：
1．加載底座、1-1.上加載底座、1-2.下加載底座、2.進水管路、2-1.進水管上豎直段、2-2.中空螺旋管段、2-3.進水管下豎直段、2-4.盤管段、2-5.進水管傾斜段進水管、3.出水管路、3-1.出水管豎直段、3-2.出水管傾斜段、4.平衡板、5.管道試樣、6.非固定式螺栓夾頭。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術方案作進一步說明。
如圖1所示，本實用新型一種用于高溫高壓水汽環(huán)境下管道加載變形協(xié)調(diào)機構，該協(xié)調(diào)機構包括：2個加載底座1、2個進水管路2、2個出水管路3、2個平衡板4和2個非固定式螺栓夾頭6；
其中，所述加載底座由上加載底座（1-和下加載底座1-2組成并從上到下依次設置。
所述進水管路2沿著進水方向依次由進水管上豎直段2-1、中空螺旋管段2-2、進水管下豎直段2-3和盤管段2-4或進水管傾斜段2-5組成。
所述出水管路3由出水管豎直段3-1和出水管傾斜段3-2組成。
所述上加載底座1-1和下加載底座1-2之間通過管道試樣5連接，所述管道試樣5的軸線與所述上加載底座1-1、下加載底座1-2的軸線重合，所述下加載底座1-2的兩側(cè)對稱設置2個所述進水管，且2個所述進水管路2的傾斜段2-3均與所述下加載底座1-2連通，所述上加載底座1-1的兩側(cè)對稱設置2個所述出水管路3，且2個所述出水管路3的傾斜段3-2均與所述上加載底座1-1連通，2個進水管路2和2個出水管3之間夾角為90°，且與管道試樣5軸線呈軸對稱。所述2個進水管路中的中空螺旋管段2-2的彈性系數(shù)相同。
本實用新型的原理是： 被加載的管道試樣5通過焊接與上加載底座1-1和下加載底座1-2連接，上加載底座1-1的側(cè)向方向各連接有兩個出水管3的傾斜段3-2，下加載底座1-2側(cè)向方向各連接有兩個進水管2的傾斜段2-5，2個進水管2和2個出水管3之間夾角為90°，且與管道試樣5軸線呈軸對稱；兩個進水管2的上豎直段2-1和下豎直段2-3之間焊接有一定彈性系數(shù)的中空螺旋管2-2，中空螺旋管、盤管、傾斜段和被加載管道試樣均相通，加載過程中管道試樣、各進出水管道內(nèi)部均通有高溫高壓水環(huán)境，整個機構可處于空氣中，也可置于高溫高壓水等環(huán)境中。當對管件試樣進行加載時，管件試樣將發(fā)生形變，其形變被2個具有相同彈性系數(shù)的中空螺旋管2-2產(chǎn)生的形變所抵消，于是，螺旋管頂部與上加載底座的兩個支管頂部在加載過程中始終保持相對位置不變。由于該機構中的兩根進、出水管道的管口位置在加載過程中均不發(fā)生移動，因此很容易穿越高壓釜蓋，并與高壓釜蓋實現(xiàn)密封組裝，從而實現(xiàn)對通水管道在高溫高壓水汽環(huán)境中的直接加載功能。
實施例
依據(jù)附圖連接各部件構建變形協(xié)調(diào)機構，所焊接的中空螺旋管（2-的彈性系數(shù)為10KN/m，向下加載底座1-2側(cè)向支管頂部通入溫度為350℃、壓力為20MPa的高溫高壓水，高溫高壓水流經(jīng)下側(cè)向支管、管道試樣、螺旋管、上側(cè)向支管后流出，同時利用加載裝置對管道試樣進行拉伸加載。