一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種在高溫高壓水環(huán)境下測(cè)試鎳基合金和奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，尤其是涉及一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和人類越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)在新時(shí)期的戰(zhàn)略高度，清潔能源的需求也日益增多。中國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家和世界上最大的能源消耗國(guó)，我國(guó)政府和人民非常重視核能這一清潔能源，并且我國(guó)雖為核電行業(yè)后來(lái)者，但無(wú)論是老牌核電強(qiáng)國(guó)還是新興市場(chǎng)，如今都已無(wú)法忽略中國(guó)所扮演的角色。從亞洲、非洲、拉美、南美乃至歐洲，中國(guó)和核電走出去捷報(bào)頻傳。
[0003]目前，核電在發(fā)達(dá)國(guó)家能源中所占比例非常大，而我國(guó)作為耗能大國(guó)，政府又非常重視發(fā)展核能，但從目前的實(shí)際情況來(lái)看，核能在能源中的占有率還非常小，因此在我國(guó)發(fā)展核能之路任重道遠(yuǎn)。眾所周知，影響核電發(fā)展的最重要的一個(gè)因素為核電安全，由于鎳基合金和奧氏體不銹鋼在高溫高壓水環(huán)境中具有非常好的力學(xué)性能和抗高溫耐腐蝕性能，所以在核電站的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)中大量選用此類材料。焊接作為工業(yè)中的裁縫大量運(yùn)用在核電站蒸汽發(fā)生器和核電安全端中，而核電站的高溫高壓水環(huán)境會(huì)促使這些關(guān)鍵焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生裂紋和缺陷，這些裂紋和缺陷會(huì)在應(yīng)力腐蝕環(huán)境的作用下產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，這些裂紋在腐蝕和高溫高壓環(huán)境下將隨時(shí)間不斷擴(kuò)展，最終會(huì)導(dǎo)致核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和設(shè)備斷裂或損壞。因此，奧氏體不銹鋼和鎳基合金材料在高溫高壓水環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕開裂問(wèn)題是核電結(jié)構(gòu)和設(shè)備長(zhǎng)期安全服役的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
[0004]為了研究核電高溫高壓水環(huán)境下核電關(guān)鍵材料應(yīng)力腐蝕開裂，國(guó)內(nèi)外通常采用標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)結(jié)合核電材料的服役環(huán)境使用速率測(cè)定的試驗(yàn)為一個(gè)比較新的方向，現(xiàn)有的一些類似技術(shù)，一般采用標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣，尺寸較大，需要拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸加載，材料應(yīng)力腐蝕開裂速率測(cè)試受到試驗(yàn)設(shè)備限制，試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜且費(fèi)用昂貴，試驗(yàn)效率低。因此，需要開發(fā)一種簡(jiǎn)易的方便加載的小型緊湊拉伸試樣，用于測(cè)試裂尖應(yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)，為裂尖應(yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)測(cè)試試驗(yàn)的普及以及核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)剩余壽命評(píng)估提供新途徑。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便且成本低，試驗(yàn)操作方便，試驗(yàn)效率高，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:包括試樣本體、左旋裂紋載荷加載螺桿和右旋裂紋載荷加載螺桿，所述試樣本體的形狀為長(zhǎng)方體，所述試樣本體的上部豎直設(shè)置有疲勞裂紋缺口，所述疲勞裂紋缺口包括由上至下依次設(shè)置的預(yù)制開裂缺口、疲勞裂紋預(yù)制缺口和預(yù)制疲勞裂紋，所述試樣本體的上部水平設(shè)置有左旋螺紋孔和右旋螺紋孔，所述左旋螺紋孔和所述右旋螺紋孔對(duì)稱設(shè)置在預(yù)制開裂缺口的左右兩側(cè)，所述左旋螺紋孔和所述右旋螺紋孔的軸線位于一條水平線上，所述左旋裂紋載荷加載螺桿和所述左旋螺紋孔螺紋配合，所述右旋裂紋載荷加載螺桿和所述右旋螺紋孔螺紋配合，所述左旋裂紋載荷加載螺桿的右端設(shè)置有第一加載段，所述右旋裂紋載荷加載螺桿的左端設(shè)置有第二加載段。
[0007]上述的一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述試樣本體的左側(cè)上部設(shè)置有第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔，所述試樣本體的右側(cè)上部設(shè)置有第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔與所述左旋螺紋孔相通，所述第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔與所述右旋螺紋孔相通，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔對(duì)稱設(shè)置。
[0008]上述的一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔均為圓孔，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔的半徑均為3.125mm，所述第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔和第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔的中心距為19mm。
[0009]上述的一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述左旋裂紋載荷加載螺桿的左端設(shè)置有第三加載段，所述右旋裂紋載荷加載螺桿的右端設(shè)置有第四加載段。
[0010]上述的一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述第一加載段、第二加載段、第三加載段和第四加載段的形狀均為正六面體。
[0011 ]上述的一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述第一加載段、第二加載段、第三加載段和第四加載段的端面外接圓直徑均為r，所述左旋裂紋載荷加載螺桿和右旋裂紋載荷加載螺桿的螺紋中經(jīng)為d，所述r和d相等。
[0012]上述的一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述第一加載段和第二加載段的長(zhǎng)度均為1.25mm，所述左旋裂紋載荷加載螺桿和右旋裂紋載荷加載螺桿的長(zhǎng)度均為14mm?18mm，所述第三加載段和第四加載段的長(zhǎng)度均為3mm?5mm。
[0013]上述的一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述試樣本體的長(zhǎng)度a為31.25mm，所述試樣本體的寬度b為30mm，所述試樣本體的高度h為12.5mm。
[0014]上述的一種測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂速率的試樣，其特征在于:所述疲勞裂紋缺口的長(zhǎng)度為16.75mm。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、實(shí)現(xiàn)方便且成本低。
[0017]2、本實(shí)用新型使用操作簡(jiǎn)單，采用一個(gè)定力矩扳手同時(shí)夾住第一加載段和第二加載段，給第一加載段和第二加載段同時(shí)逆時(shí)針施力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣施加拉應(yīng)力使試樣向兩端張開;在第一加載段和第二加載段順時(shí)針施力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣施加壓應(yīng)力使試樣向兩端靠近，試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)定力矩扳手達(dá)到加載力的測(cè)定。同樣的，也可以采用兩個(gè)定力矩扳手在第三加載段和第四加載段對(duì)試樣施加拉、壓應(yīng)力，可以實(shí)現(xiàn)相同的效果。
[0018]3、采用本實(shí)用新型能夠使裂尖應(yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)的測(cè)試更加方便快捷，本實(shí)用新型的尺寸小，可以在高溫高壓環(huán)境中進(jìn)行多個(gè)試樣的試驗(yàn)，提高了試驗(yàn)效率，節(jié)省了時(shí)間并可以達(dá)到對(duì)比效果，能有效提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0019]4、本實(shí)用新型與現(xiàn)有試樣在應(yīng)力腐蝕狀態(tài)測(cè)試試驗(yàn)中裂尖區(qū)域具有相同的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力腐蝕環(huán)境特征，因此本實(shí)用新型的測(cè)試結(jié)果可以和現(xiàn)有試樣的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行類比分析;但是本實(shí)用新型試樣的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，操作十分便利。
[0020]5、本實(shí)用新型自帶裂紋載荷加載螺桿，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中不需要拉伸試驗(yàn)機(jī)等其他大型拉伸設(shè)備，而且本實(shí)用新型的尺寸小，一次實(shí)驗(yàn)中可以進(jìn)行多個(gè)試樣的試驗(yàn)，大大節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)間，提高了試驗(yàn)效率。
[0021]6、本實(shí)用新型能夠?yàn)閼?yīng)力腐蝕開裂狀態(tài)測(cè)試試驗(yàn)的普及以及核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)剩余壽命評(píng)估提供新途徑，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0022]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為圖1的A處放大圖。
[0025]圖3為圖1的左視圖。
[0026]圖4為本實(shí)用新型去除左旋裂紋載荷加載螺桿和右旋裂紋載荷加載螺桿后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為本實(shí)用新型左旋裂紋載荷加載螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6為本實(shí)用新型右旋裂紋載荷加載螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0030]1一試樣本體；2_1—左旋裂紋載荷加載螺桿；
[0031]2-2一右旋裂紋載荷加載螺桿；2_3—第一加載段；
[0032]2-4一第二加載段；2-5—第二加載段；2-6—第四加載段；
[0033]34一預(yù)制開裂缺口；3-2—疲勞裂紋預(yù)制缺口； 3-3—預(yù)制疲勞裂紋；
[0034]4一第一預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔；5—第二預(yù)制疲勞裂紋拉伸孔。
【具體實(shí)施方式】
[0035]如圖1至圖6所