本實用新型屬于環(huán)境腐蝕技術(shù)鄰域，更加具體地說，涉及一種用于焊接接頭力腐蝕耦合測試的實驗裝置。

背景技術(shù)：

金屬材料在特定的介質(zhì)環(huán)境及拉應(yīng)力雙重作用下，經(jīng)過一定時間后發(fā)生裂紋及斷裂的現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。由于它不可預(yù)測的低應(yīng)力脆斷常常導(dǎo)致事故發(fā)生以及大量材料損耗，因此其危害很大。國內(nèi)外學(xué)者一直關(guān)注并致力于金屬應(yīng)力腐蝕方面相關(guān)問題的研究。目前應(yīng)力腐蝕試驗常用原理有：恒變形應(yīng)力腐蝕實驗法、恒負(fù)載應(yīng)力腐蝕實驗法和預(yù)制裂紋試樣應(yīng)力腐蝕實驗法。其中恒變形法式通過拉伸或彎曲使試樣變形而產(chǎn)生拉應(yīng)力，利用具有足夠剛性的框架維持這種變形或者直接采用加力框架，保證試樣變形恒定即可。對于材料均勻的試樣而言，傳統(tǒng)的加力框架即可實現(xiàn)試樣變形一致的目的。而對于焊接接頭，由于焊接過程中焊縫金屬的熔化和冷卻時的凝固，使得焊縫金屬，熱影響區(qū)和母材之間的化學(xué)成分和組織有著明顯差異。因此，采用傳統(tǒng)的加力框架和測試裝置不能得到焊縫金屬和母材的預(yù)設(shè)變形。本實用新型在傳統(tǒng)加力框架的基礎(chǔ)上，采用應(yīng)變片和引伸計同時測量試樣在受力時焊縫和焊接接頭的變形，得到了試樣在同一受力條件下焊縫和母材的應(yīng)變。同時，結(jié)合高溫高壓反應(yīng)釜裝置，可以進行不同應(yīng)力狀態(tài)下焊接接頭高溫高壓腐蝕實驗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于焊接接頭力腐蝕耦合測試的實驗裝置。

本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種用于焊接接頭力—腐蝕耦合測試的實驗裝置：高壓釜體為圓柱體容器，在高壓釜體的外側(cè)設(shè)置加熱裝置，在加熱裝置的外側(cè)設(shè)置絕熱保溫層，在高壓釜體的上表面設(shè)置高壓釜蓋，緊固螺栓穿過固定安裝孔，與高壓釜體連接部相連，以使釜蓋與釜體緊固成一個整體，并實現(xiàn)密封，高壓釜蓋圓形表面上沿直徑方向依次設(shè)置有：第一進氣管孔、第二進氣管孔、加料孔、壓力傳感器孔和出氣管孔，其中在第一進氣管孔內(nèi)設(shè)置第一進氣管，第一進氣管上設(shè)置有第一進氣管閥門，在第二進氣管孔內(nèi)設(shè)置第二進氣管，第二進氣管上設(shè)置有第二進氣管閥門，在出氣管孔內(nèi)設(shè)置出氣管，在出氣管上設(shè)置出氣管閥門，在加料孔上設(shè)置加料輔助裝置，在壓力傳感器孔上設(shè)置有壓力傳感器和壓力表；在高壓釜體內(nèi)部底部上設(shè)置測試裝置放置平面，在測試裝置放置平面上設(shè)置測試裝置，測試裝置的支撐架由互相平行的兩根橫板(上板和下板)與兩跟豎板(左板和右板)相互連接組成，在左板的中間位置設(shè)置方形孔，在方形孔的位置設(shè)置左夾頭，左夾頭貫穿方形孔，一端在左板外側(cè)一端在左板內(nèi)側(cè)，左板外側(cè)的部分為帶有螺紋的圓柱，左板內(nèi)側(cè)的部分為方形柱，在方形柱設(shè)置右端開口的凹槽，在凹槽的上端設(shè)置左緊固螺母，在凹槽的下端設(shè)置左緊固螺釘，在右板的中間位置方形孔，在方形孔的位置設(shè)置右夾頭，在右夾頭設(shè)置左端開口的凹槽，在凹槽的上端設(shè)置右緊固螺母，在凹槽的下端設(shè)置右緊固螺釘，在左夾頭與右夾頭中間設(shè)置拉伸試樣，拉伸試樣的兩端伸入兩側(cè)凹槽內(nèi)部，由緊固螺釘和緊固螺母夾緊固定，在拉伸試樣上表面中央位置設(shè)置橢圓形凹槽，在拉伸試樣上方設(shè)置引伸計，在拉伸試樣下方設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片連接導(dǎo)線，導(dǎo)線穿過高壓釜體外壁與信號采集系統(tǒng)相連，在支撐架右板的外側(cè)正對右夾頭的位置設(shè)置彈簧，彈簧與導(dǎo)線相連，導(dǎo)線穿過高壓釜體外壁與信號采集系統(tǒng)相連，在彈簧右側(cè)的一端設(shè)置加載螺母，在加載螺母的右側(cè)設(shè)置安全螺母。

在上述技術(shù)方案中，所述的轉(zhuǎn)動軸的位于高壓釜體內(nèi)下半部分長度占釜體高度的1/3-1/2，所述的攪拌部件為攪拌槳或攪拌圓盤；

在上述技術(shù)方案中，所述的進氣管深入高壓釜體的底部，出氣管位于高壓釜體中液體表面以上；

在上述技術(shù)方案中，所述的拉伸試樣厚度為1-5mm，寬度為2-6mm。

在上述技術(shù)方案中，所述的拉伸試樣的橢圓形凹槽的長軸為3-6mm,深度為0.2-0.8mm。

在上述技術(shù)方案中，所述的彈簧為316L不銹鋼彈簧。

一種用于焊接接頭力腐蝕耦合測試的實驗方法：

步驟1：拉伸試樣固定在左夾頭與右夾頭之間，拉伸試樣下方固定應(yīng)變片，保證應(yīng)變片的有效采樣區(qū)域與焊縫中心線對準(zhǔn)，拉伸試樣上方設(shè)置引伸計，引伸計加持在標(biāo)距上，通過信號采集裝置顯示的焊縫處的應(yīng)變來控制加載進程；最后旋緊安全螺母并將測應(yīng)變裝置拆除，在體式顯微鏡記錄試樣的原始尺寸。

步驟2：在反應(yīng)釜中倒入腐蝕液，加熱并通氣加壓，將壓力和溫度維持一定時間。

步驟3：停止加熱和通氣，待釜內(nèi)恢復(fù)室溫室壓后，打開反應(yīng)釜釜蓋，取出測試裝置，測量拉伸試樣的厚度變化。

在上述技術(shù)方案中，其中所述的腐蝕液主要離子成分包括：Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,Fe²⁺,Cl^-,SO₄^2-,和HCO₃^-。

本實用新型的有益效果：使用本實用新型所提供的技術(shù)方案，能成功地在焊縫處施加所需要的應(yīng)變并分別得到焊縫和母材處的應(yīng)變。同時，將整套裝置在模擬工況的高溫高壓環(huán)境下實驗，經(jīng)過一段時間后,測量試樣的腐蝕程度，研究變形對對焊接接頭不同部位腐蝕的影響，進而評估焊接接頭的服役環(huán)境。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中反應(yīng)釜上蓋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖1。

圖4為測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖2。

其中1為支撐架，2為左夾頭，3-1為左緊固螺母，3-2為右緊固螺母，4-1為左緊固螺釘，4-2為右緊固螺釘，5為拉伸試樣，6為右夾頭，7為彈簧，8為加載螺母，9為安全螺母，10為橢圓形凹槽，11為引伸計，12為應(yīng)變片，13為信號采集系統(tǒng)，14為高壓釜體，15為加熱裝置，16為保溫絕熱層，17為出氣管閥門，18為第二進氣管閥門，19為高壓釜體連接部，20為出氣管，21為壓力傳感器，22為壓力表，23為加料口，24為第一進氣管閥門，25為第一進氣管，26為第二進氣管，27為緊固螺栓，28為高壓釜蓋，29為高壓釜外壁，30為彈簧導(dǎo)線，31為應(yīng)變片導(dǎo)線，32為測試裝置，33為出氣管孔，34為壓力傳感器孔，35為加料孔，36為轉(zhuǎn)動軸孔，37為固定安裝孔，38為第一進氣管孔，39為第二進氣管孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體的實施方式對本實用新型作進一步詳細(xì)描述：

一種用于焊接接頭力—腐蝕耦合測試的實驗裝置：高壓釜體為圓柱體容器，在高壓釜體的外側(cè)設(shè)置加熱裝置，在加熱裝置的外側(cè)設(shè)置絕熱保溫層，在高壓釜體的上表面設(shè)置高壓釜蓋，緊固螺栓穿過固定安裝孔，與高壓釜體連接部相連，以使釜蓋與釜體緊固成一個整體，并實現(xiàn)密封，高壓釜蓋圓形表面上沿直徑方向依次設(shè)置有：第一進氣管孔、第二進氣管孔、加料孔、壓力傳感器孔和出氣管孔，其中在第一進氣管孔內(nèi)設(shè)置第一進氣管，第一進氣管上設(shè)置有第一進氣管閥門，在第二進氣管孔內(nèi)設(shè)置第二進氣管，第二進氣管上設(shè)置有第二進氣管閥門，在出氣管孔內(nèi)設(shè)置出氣管，在出氣管上設(shè)置出氣管閥門，在加料孔上設(shè)置加料輔助裝置，在壓力傳感器孔上設(shè)置有壓力傳感器和壓力表；在高壓釜體內(nèi)部底部上設(shè)置測試裝置放置平面，在測試裝置放置平面上設(shè)置測試裝置，測試裝置的支撐架由互相平行的兩根橫板(上板和下板)與兩跟豎板(左板和右板)相互連接組成，在左板的中間位置設(shè)置方形孔，在方形孔的位置設(shè)置左夾頭，左夾頭貫穿方形孔，一端在左板外側(cè)一端在左板內(nèi)側(cè)，左板外側(cè)的部分為帶有螺紋的圓柱，左板內(nèi)側(cè)的部分為方形柱，在方形柱設(shè)置右端開口的凹槽，在凹槽的上端設(shè)置左緊固螺母，在凹槽的下端設(shè)置左緊固螺釘，在右板的中間位置方形孔，在方形孔的位置設(shè)置右夾頭，在右夾頭設(shè)置左端開口的凹槽，在凹槽的上端設(shè)置右緊固螺母，在凹槽的下端設(shè)置右緊固螺釘，在左夾頭與右夾頭中間設(shè)置拉伸試樣，拉伸試樣的兩端伸入兩側(cè)凹槽內(nèi)部，由緊固螺釘和緊固螺母夾緊固定，在拉伸試樣上表面中央位置設(shè)置橢圓形凹槽，在拉伸試樣上方設(shè)置引伸計，在拉伸試樣下方設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片連接導(dǎo)線，導(dǎo)線穿過高壓釜體外壁與信號采集系統(tǒng)相連，在支撐架右板的外側(cè)正對右夾頭的位置設(shè)置彈簧，彈簧與導(dǎo)線相連，導(dǎo)線穿過高壓釜體外壁與信號采集系統(tǒng)相連，在彈簧右側(cè)的一端設(shè)置加載螺母，在加載螺母的右側(cè)設(shè)置安全螺母。

在上述技術(shù)方案中，所述的轉(zhuǎn)動軸的位于高壓釜體內(nèi)下半部分長度占釜體高度的1/3-1/2，所述的攪拌部件為攪拌槳或攪拌圓盤；

在上述技術(shù)方案中，所述的進氣管深入高壓釜體的底部，出氣管位于高壓釜體中液體表面以上；

在上述技術(shù)方案中，所述的拉伸試樣厚度為1-5mm，寬度為2-6mm。

在上述技術(shù)方案中，所述的拉伸試樣的橢圓形凹槽的長軸為3-6mm,深度為0.2-0.8mm。

在上述技術(shù)方案中，所述的彈簧為316L不銹鋼彈簧。

以下通過實施例1說明一種用于焊接接頭力腐蝕耦合測試的實驗方法：

步驟1：拉伸試樣固定在左夾頭與右夾頭之間，拉伸試樣下方固定應(yīng)變片，保證應(yīng)變片的有效采樣區(qū)域與焊縫中心線對準(zhǔn)，其中預(yù)應(yīng)變?yōu)?.5％，拉伸試樣上方設(shè)置引伸計，引伸計加持在標(biāo)距上，通過信號采集裝置顯示的焊縫處的應(yīng)變來控制加載進程；最后旋緊安全螺母并將測應(yīng)變裝置拆除，在體式顯微鏡記錄試樣的原始尺寸。

步驟2：在反應(yīng)釜中倒入腐蝕液，加熱并通氣加壓，將壓力和溫度維持一定時間，其中壓力為0.3MPa，腐蝕液溫度為90℃，反應(yīng)時間為5天(120小時)。

步驟3：停止加熱和通氣，待釜內(nèi)恢復(fù)室溫室壓后，打開反應(yīng)釜釜蓋，取出測試裝置，測量拉伸試樣的厚度變化。

拉伸試樣實驗前為1.5mm，實驗后的厚度為1.0mm，實驗結(jié)果表明，本實用新型能夠完成預(yù)計的實驗?zāi)繕?biāo)，能夠有效地對不同應(yīng)力狀態(tài)下的焊接接頭進行高溫高壓腐蝕實驗。

本實用新型所實用新型的一種對焊接接頭進行力腐蝕耦合測試的實驗裝置及方法能有效用于研究焊接接頭試樣在力腐蝕耦合環(huán)境下的腐蝕問題，運用本實用新型提出的方法及設(shè)計的夾具，結(jié)合試樣橫截面分析可以推廣到對焊縫或母材在各種腐蝕條件下做出具體的分析。

以上對本實用新型進行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。