本發(fā)明屬于應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，涉及高溫高壓水環(huán)境下慢應(yīng)變速率拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，特別是一種帶有四軸拉伸裝置的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，用于研究輻照后試樣在高溫高壓水環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕敏感性，以評(píng)價(jià)材料在高溫高壓水環(huán)境下的服役性能。

背景技術(shù)：

核電結(jié)構(gòu)材料及其部件在高溫高壓水、輻照等苛刻環(huán)境中長(zhǎng)期服役，其服役的可靠性和穩(wěn)定性是影響核電站運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要因素。奧氏體不銹鋼等堆芯結(jié)構(gòu)材料長(zhǎng)期在強(qiáng)烈中子輻照與高溫高壓水腐蝕環(huán)境中服役，在輻照、腐蝕與應(yīng)力的交互作用下會(huì)發(fā)生輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(iascc)。歐、美、日等國(guó)家，在役壓水堆堆芯圍板連接用不銹鋼制螺栓與控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)向管鎳基x-750合金制支撐銷釘時(shí)，已發(fā)生多起iascc失效事件。iascc裂紋在實(shí)際服役環(huán)境下的萌生時(shí)間一般較長(zhǎng)，在實(shí)驗(yàn)室條件下通常需要采用加速實(shí)驗(yàn)，對(duì)試樣施加一定的拉應(yīng)力/應(yīng)變以促進(jìn)裂紋的萌生。

常用實(shí)驗(yàn)方法是慢應(yīng)變速率拉伸實(shí)驗(yàn)，此方法可以高效地對(duì)比不同材料或同種材料在不同環(huán)境、不同輻照條件下的iascc敏感性。輻照試樣不同于傳統(tǒng)應(yīng)力腐蝕試樣，輻照試樣一般多為標(biāo)距段為方形的小型非標(biāo)試樣，由于輻照、試樣特殊以及設(shè)備欠缺等原因。目前，國(guó)內(nèi)尚未系統(tǒng)開(kāi)展針對(duì)國(guó)產(chǎn)材料的iascc研究，因此迫切需要研發(fā)一套用于研究輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種能在高溫高壓水環(huán)境下研究輻照材料應(yīng)力腐蝕敏感性的試驗(yàn)機(jī)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)欠缺，傳統(tǒng)單軸拉伸實(shí)驗(yàn)效率低下等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)包括高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、高壓釜、四軸拉伸裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)四部分，其中：高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)與高壓釜連通，高壓釜倒置固定在內(nèi)力消除支柱上；四軸拉伸裝置設(shè)有釜內(nèi)夾持裝置和自平衡釜外拉伸裝置，釜內(nèi)夾持裝置設(shè)置于高壓釜內(nèi)，輻照試樣兩端通過(guò)試樣夾具與自平衡釜外拉伸裝置相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與自平衡釜外拉伸裝置上的力傳感器連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將力傳感器產(chǎn)生的力信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大器輸出至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接計(jì)算機(jī)。

所述的四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，高壓釜為釜體和釜蓋上下設(shè)置結(jié)構(gòu)，釜蓋底部通過(guò)連接件與伺服機(jī)連接，釜蓋中設(shè)置進(jìn)水口和出水口，高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)進(jìn)水口和出水口與釜體連通，伺服機(jī)對(duì)高壓釜內(nèi)的輻照試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)；高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)為高壓釜內(nèi)提供實(shí)驗(yàn)所需高溫高壓水，通過(guò)高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)精確控制回路中的水化學(xué)參數(shù)，通過(guò)自平衡釜外拉伸裝置對(duì)高壓釜內(nèi)的輻照試樣進(jìn)行慢應(yīng)變速率拉伸，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

所述的四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，整個(gè)試驗(yàn)機(jī)固定于底板上，底板通過(guò)地腳螺栓緊固在地面上，形成可整體移動(dòng)的一體化結(jié)構(gòu)；底板上均布導(dǎo)向支柱，導(dǎo)向支柱與底板通過(guò)鎖扣固定；導(dǎo)向支柱上連有水平設(shè)置的固定板，自下而上分別是伺服機(jī)固定板、釜蓋固定板、導(dǎo)向滑輪固定板，固定板與導(dǎo)向支柱間用鎖扣固定；釜體頂部通過(guò)起吊鋼索連接，依次穿過(guò)導(dǎo)向滑輪固定板中心孔、導(dǎo)向滑輪和升降機(jī)的轉(zhuǎn)輪，通過(guò)升降機(jī)來(lái)升降高壓釜的釜體；釜蓋通過(guò)法蘭固定在釜蓋固定板上，并用螺栓緊固，釜蓋上連接熱交換器的進(jìn)水口和出水口，釜蓋內(nèi)側(cè)的出水口連接不銹鋼管伸入釜體底部，伺服機(jī)通過(guò)螺栓固定在伺服機(jī)固定板上；在伺服機(jī)固定板和釜蓋固定板間連有內(nèi)力消除支柱，內(nèi)力消除支柱兩端都用螺紋連接，使釜蓋和伺服機(jī)連成一個(gè)整體；所述起吊滑輪固定板中間設(shè)有用于通過(guò)起吊鋼索的圓孔，在起吊滑輪固定板上平行固定滑輪，使穿過(guò)圓孔的起吊鋼索變向連至升降機(jī)。

所述的四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，高壓釜釜體的頂部設(shè)置起吊螺栓孔，釜體的法蘭設(shè)置釜體主螺栓孔，高壓釜釜蓋在豎向貫通設(shè)置釜蓋固定螺孔、釜蓋內(nèi)主螺栓孔、釜蓋外主螺栓孔、拉伸軸孔、熱電偶孔，高壓釜釜蓋在橫向設(shè)置進(jìn)出水口，進(jìn)水口和出水口的一端分別位于釜蓋的側(cè)面，進(jìn)水口和出水口的另一端分別位于釜蓋的上表面；

起吊螺栓孔安裝起吊螺栓，相對(duì)應(yīng)的釜體主螺栓孔與釜蓋外主螺栓孔之間通過(guò)螺栓連接，使釜體和釜蓋連接固定；釜蓋固定螺孔與內(nèi)力消除支柱30連接固定釜蓋，拉伸軸孔穿設(shè)拉伸軸，熱電偶孔穿設(shè)熱電偶。

所述的四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，釜內(nèi)夾持裝置包括：拉伸試樣、夾具一部、夾具二部、夾具三部、夾具四部、釜內(nèi)支撐板，拉伸試樣的兩端分別與試樣夾具二部和夾具三部通過(guò)螺紋相連，夾具一部與夾具二部、夾具三部與夾具四部通過(guò)連接銷連接，連接銷與試樣夾具通過(guò)陶瓷管絕緣，夾具四部的上端與釜內(nèi)支撐板相連，夾具一部的下端與拉伸軸相連，夾具一部與夾具二部、夾具三部與夾具四部通過(guò)陶瓷片絕緣。

所述的四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，自平衡釜外拉伸裝置包括：拉伸軸、力傳感器、力傳感器連接桿、萬(wàn)向節(jié)、伺服機(jī)傳力板，拉伸軸的一端通過(guò)釜蓋上均布的拉伸軸孔直接伸入到釜體內(nèi)與拉伸試樣的試樣夾具相連，拉伸軸的另一端通過(guò)連接件與伺服機(jī)連接；

拉伸軸的下端向下依次連接力傳感器連接桿、力傳感器、萬(wàn)向節(jié)、伺服機(jī)傳力板和伺服機(jī)，拉伸軸的外側(cè)自上而下依次設(shè)置水冷裝置、大軸套、小軸套一、小軸套二，大軸套安裝在釜蓋上均布的拉伸孔上，大軸套與釜蓋通過(guò)螺紋連接，大軸套與釜蓋連接處的端面密封，大軸套上通有水冷裝置，大軸套由外置循環(huán)水冷卻；兩個(gè)小軸套相對(duì)設(shè)置，小軸套一、小軸套二之間通過(guò)連接桿連接，并保持位置相對(duì)固定，小軸套一、小軸套二之間通過(guò)高溫高壓水管路連通，使高溫高壓水在小軸套一、小軸套二內(nèi)保持聯(lián)通，保持壓力平衡，拉伸軸與大軸套、小軸套一、小軸套二之間通過(guò)高彈性氟橡膠o型圈密封。

所述的四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，位于小軸套一、小軸套二之間的拉伸軸外側(cè)水平安裝傳力板一，傳力板一的下方與傳力板二相對(duì)設(shè)置，傳力板一與傳力板二之間通過(guò)連接桿連接，通過(guò)連接桿連接到力傳感器連接桿，實(shí)現(xiàn)加載的傳輸，傳力板二通過(guò)力傳感器連接桿、力傳感器、萬(wàn)向節(jié)與伺服機(jī)傳力板連接，伺服機(jī)傳力板安裝于伺服機(jī)的伺服機(jī)連接桿上。

所述的四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，伺服機(jī)向下作用，帶動(dòng)拉伸軸位移，從而帶動(dòng)拉伸試樣；外加載荷依次通過(guò)伺服機(jī)連接桿、伺服機(jī)傳力板、萬(wàn)向節(jié)、力傳感器、力傳感器連接桿、拉伸軸、試樣夾具一部、夾具二部傳遞到拉伸試樣上，同時(shí)保證夾具一部、夾具二部、夾具四部、夾具三部、拉伸試樣、拉伸軸、力傳感器、力傳感器連接桿、萬(wàn)向節(jié)及伺服機(jī)傳力板與萬(wàn)向節(jié)連接孔在同一垂直線上，伺服機(jī)傳力板的中心孔與伺服機(jī)連接桿在同一垂直線上。

所述的四軸慢應(yīng)變速率拉伸的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)的具體操作步驟如下：

(1)向高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)注入去離子水，為實(shí)驗(yàn)提供所需循環(huán)水；

(2)裝配拉伸試樣；首先，啟動(dòng)升降機(jī)，帶動(dòng)釜體上移，分開(kāi)釜體和釜蓋；然后，將夾具一部緊固在拉伸軸上，夾具四部懸掛于釜內(nèi)支撐板上，而后將夾具二部固定在拉伸軸上的夾具一部上，操作伺服機(jī)使拉伸軸向上移動(dòng)，當(dāng)拉伸試樣上端接觸到夾具四部后，固定夾具四部和連有拉伸試樣的夾具三部；最后，用扳手緊固夾具四部和釜內(nèi)支撐板，使拉伸軸上具有相同的預(yù)緊力；

(3)合釜；裝完拉伸試樣后，操作升降機(jī)，放下釜體，使釜體和釜蓋充分結(jié)合，然后擰緊釜蓋主螺栓，使高壓釜完全密封；

(4)運(yùn)行循環(huán)水；使回路中的水充滿釜體，調(diào)節(jié)回路流量，通過(guò)離子交換樹(shù)脂除去回路中的雜質(zhì)，直至電阻率滿足實(shí)驗(yàn)要求；而后關(guān)閉除雜，加入實(shí)驗(yàn)所需溶液；然后將回路壓力升至實(shí)驗(yàn)所需壓力；最后回路升溫至實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度；

(5)穩(wěn)定階段；待溫度升至實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度，穩(wěn)定48到72小時(shí)；

(6)拉伸實(shí)驗(yàn)；打開(kāi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；打開(kāi)伺服機(jī)控制面板，設(shè)定拉伸試驗(yàn)參數(shù)，開(kāi)始加載；

(7)停止實(shí)驗(yàn)；當(dāng)拉伸實(shí)驗(yàn)到達(dá)設(shè)定的條件后，停止伺服機(jī)，保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后關(guān)閉預(yù)熱器和高壓釜加溫開(kāi)關(guān)，待回路溫度降至室溫，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

1、本發(fā)明可以在模擬核電的高溫高壓水環(huán)境進(jìn)行輻照非標(biāo)小試樣的慢應(yīng)變速率(10^-8～10^-6/s)拉伸實(shí)驗(yàn)，因此可以評(píng)價(jià)材料的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕敏感性；

2、本發(fā)明采用四軸慢應(yīng)變速率拉伸，相比傳統(tǒng)單軸加載拉伸實(shí)驗(yàn)，極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率；

3、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)采集記錄數(shù)據(jù)，界面清晰，操作方便；

4、本發(fā)明成本低廉，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)圖。圖中，2-釜體；12-釜蓋；28-伺服機(jī)；29-釜內(nèi)夾持裝置；30-內(nèi)力消除支柱；31-自平衡釜外拉伸裝置；37-伺服機(jī)固定板；38-釜蓋固定板；39-底板；40-起吊滑輪固定板；41-起吊鋼索；42-滑輪；43-升降機(jī)；44-導(dǎo)向支柱。

圖2-圖3為高壓釜釜體結(jié)構(gòu)圖。其中，圖2為主視圖；圖3為俯視圖。圖中，2-釜體；10-釜體主螺栓孔；32-起吊螺栓孔。

圖4-圖5為高壓釜釜蓋結(jié)構(gòu)圖。其中，圖4為仰視圖；圖5為圖4中k-k剖視圖。圖中，12-釜蓋；13-釜蓋外主螺栓孔；14-拉伸軸孔；33-釜蓋固定螺孔；34-釜蓋內(nèi)主螺栓孔；35-進(jìn)出水口；36-熱電偶孔。

圖6為四軸拉伸裝置詳細(xì)圖。圖中，1-起吊螺栓；2-釜體；3-釜內(nèi)支撐板；4-夾具四部；5-連接銷；6-夾具三部；7-拉伸試樣；8-夾具二部；9-夾具一部；10-釜體主螺栓孔；11-拉伸軸；12-釜蓋；13-釜蓋外主螺栓孔；14-拉伸軸孔；15-水冷裝置；16-小軸套一；17-連接桿；18-傳力板一；19-連接桿；20-管路；21-小軸套二；22-傳力板二；23-力傳感器連接桿；24-力傳感器；25-萬(wàn)向節(jié)；26-伺服機(jī)傳力板；27-伺服機(jī)連接桿；28-伺服機(jī)；45-大軸套。

圖7為輻照劑量為1.5dpa和5dpa國(guó)產(chǎn)核級(jí)304不銹鋼在320℃、13mpa、2.6ppm溶解氫環(huán)境中測(cè)試后試樣的表面形貌。其中，應(yīng)變速率為3×10^-7/s，應(yīng)變量為1％和3％。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供一種能在高溫高壓循環(huán)水環(huán)境下測(cè)試輻照后材料的應(yīng)力腐蝕敏感性試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)主要由高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、高壓釜、四軸拉伸裝置(釜內(nèi)夾持裝置29和自平衡釜外拉伸裝置31)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)四部分組成，其中：高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)與高壓釜連通，高壓釜倒置固定在四根圓形內(nèi)力消除支柱30上，釜內(nèi)夾持裝置29設(shè)置于高壓釜內(nèi)，輻照試樣兩端通過(guò)試樣夾具與自平衡釜外拉伸裝置31相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與自平衡釜外拉伸裝置31上的力傳感器24連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將力傳感器產(chǎn)生的力信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大器輸出至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接計(jì)算機(jī)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)控制軟件記錄儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里。高壓釜為釜體2和釜蓋12上下設(shè)置結(jié)構(gòu)，釜蓋12底部通過(guò)連接件與伺服機(jī)28連接，釜蓋12中設(shè)置進(jìn)水口和出水口，高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)進(jìn)水口和出水口與釜體2連通。伺服機(jī)自帶面板操作，可以按常規(guī)方式設(shè)置控制模式：載荷、位移等，從而對(duì)高壓釜內(nèi)的輻照試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)。高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)為高壓釜內(nèi)提供實(shí)驗(yàn)所需高溫高壓水，通過(guò)高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)可精確控制回路中的溶解氧(do)、溶解氫(dh)、電導(dǎo)率等水化學(xué)參數(shù)，通過(guò)自平衡釜外拉伸裝置31對(duì)高壓釜內(nèi)的輻照試樣進(jìn)行慢應(yīng)變速率拉伸，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

高壓釜為316不銹鋼制高壓釜，體積為3l，設(shè)計(jì)溫度和壓力(400℃、24mpa)。為了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中方便加載，高壓釜為倒置狀，即釜蓋12在下，釜體2在上。整個(gè)裝置固定一塊大的底板39上，而底板39通過(guò)地腳螺栓緊固在地面上，整個(gè)試驗(yàn)機(jī)一體化，可整體移動(dòng)。底板39上均布四根導(dǎo)向支柱44，導(dǎo)向支柱44與底板39通過(guò)鎖扣固定。四根導(dǎo)向支柱44上連有三塊水平設(shè)置的固定板，自下而上分別是伺服機(jī)固定板37、釜蓋固定板38、導(dǎo)向滑輪固定板40，固定板與導(dǎo)向支柱44間同樣用鎖扣固定，既能固定也能上下調(diào)節(jié)位置。釜體2頂部通過(guò)起吊鋼索41連接，依次穿過(guò)導(dǎo)向滑輪固定板40中心孔、導(dǎo)向滑輪42和升降機(jī)43轉(zhuǎn)輪，升降機(jī)43用來(lái)升降高壓釜。釜蓋12通過(guò)法蘭固定在釜蓋固定板38上，并用螺栓緊固，釜蓋12上連接熱交換器的進(jìn)水口和出水口，釜蓋12內(nèi)側(cè)的出水口連接一根不銹鋼管，伸入釜體2底部。伺服機(jī)28同樣用螺栓固定在伺服機(jī)固定板37上。在伺服機(jī)固定板37和釜蓋固定板38間連有四根內(nèi)力消除支柱30，內(nèi)力消除支柱30兩端都用螺紋連接，使釜蓋12和伺服機(jī)28連成一個(gè)整體，這樣拉伸時(shí)加載力就直接通過(guò)四根內(nèi)力消除支柱30作用在地面上，消除內(nèi)力的影響。所述起吊滑輪固定板40中間設(shè)有圓孔，用于通過(guò)起吊鋼索41，在起吊滑輪固定板40上平行固定兩個(gè)滑輪42，使穿過(guò)圓孔的起吊鋼索41變向連至升降機(jī)43。

如圖2-圖6所示，在高壓釜的釜體2底部設(shè)有圓形法蘭，用于安放釜蓋密封圈，釜體2的法蘭設(shè)置八個(gè)釜體主螺栓孔10，高壓釜釜體2的頂部設(shè)置三個(gè)起吊螺栓孔32；高壓釜釜蓋12在豎向貫通設(shè)置四個(gè)釜蓋固定螺孔33、四個(gè)釜蓋內(nèi)主螺栓孔34、八個(gè)釜蓋外主螺栓孔13、四個(gè)拉伸軸孔14、熱電偶孔36，高壓釜釜蓋12在橫向設(shè)置進(jìn)出水口35(進(jìn)水口和出水口呈相對(duì)180度)，進(jìn)水口和出水口的一端分別位于釜蓋12的側(cè)面，進(jìn)水口和出水口的另一端分別位于釜蓋12的上表面。

起吊螺栓孔32安裝起吊螺栓1，用于連接鋼索升降釜體2。相對(duì)應(yīng)的釜體主螺栓孔10與釜蓋外主螺栓孔13之間通過(guò)螺栓連接，使釜體2和釜蓋12連接固定和密封。釜蓋固定螺孔33位于釜蓋12底面靠邊處，釜蓋固定螺孔33為對(duì)稱螺紋孔，呈矩形分布，用于與內(nèi)力消除支柱30連接固定釜蓋12。拉伸軸孔14均布在與釜蓋12中心同一圓上，靠近釜體2正面的一端為通孔，用于通過(guò)拉伸軸11，靠近釜蓋12底面為螺紋孔，用于連接大軸套45。熱電偶孔36位于釜蓋12中心，用于穿設(shè)熱電偶。另外，釜蓋內(nèi)主螺栓孔34為螺紋孔，均布在與釜蓋12上的拉伸軸孔14同一圓上，用于固定高壓釜內(nèi)的支撐桿。

如圖1、圖6所示，四軸拉伸裝置包括釜內(nèi)夾持裝置29和自平衡釜外拉伸裝置31，其中：

釜內(nèi)夾持裝置29包括：拉伸試樣7、試樣夾具(夾具一部9、夾具二部8、夾具三部6、夾具四部4)、釜內(nèi)支撐板3，拉伸試樣7的兩端分別與試樣夾具二部8和夾具三部6通過(guò)螺紋相連，夾具一部9與夾具二部8、夾具三部6與夾具四部4都通過(guò)連接銷5連接，連接銷5與試樣夾具通過(guò)陶瓷管絕緣，夾具四部4的上端與釜內(nèi)支撐板3相連，夾具一部9的下端與拉伸軸11相連，夾具一部9與夾具二部8、夾具三部6與夾具四部4通過(guò)陶瓷片絕緣。夾具三部6、夾具四部4的材質(zhì)與拉伸試樣的材質(zhì)相同，此種設(shè)計(jì)可有效防止拉伸試樣發(fā)生電偶腐蝕。

自平衡釜外拉伸裝置31包括：拉伸軸11、力傳感器24、力傳感器連接桿23、萬(wàn)向節(jié)25、伺服機(jī)傳力板26，拉伸軸11的一端通過(guò)釜蓋12上均布的四個(gè)拉伸軸孔14(軸套密封孔)直接伸入到釜體2內(nèi)與拉伸試樣7的試樣夾具相連，拉伸軸11的另一端通過(guò)連接件與伺服機(jī)28連接。

拉伸軸11的下端向下依次連接力傳感器連接桿23、力傳感器24、萬(wàn)向節(jié)25、伺服機(jī)傳力板26和伺服機(jī)28，拉伸軸11的外側(cè)自上而下依次設(shè)置水冷裝置15、大軸套45、小軸套一16、小軸套二21，大軸套45安裝在釜蓋上均布的四個(gè)拉伸孔14上，大軸套45與釜蓋12通過(guò)螺紋連接，大軸套45與釜蓋12連接處的端面密封，大軸套45上通有水冷裝置15，大軸套45由外置循環(huán)水冷卻；兩個(gè)小軸套相對(duì)設(shè)置，小軸套一16、小軸套二21之間通過(guò)三根連接桿17連接，并保持位置相對(duì)固定，小軸套一16、小軸套二21之間通過(guò)高壓水管路20連通，使高壓水在小軸套一16、小軸套二21內(nèi)保持聯(lián)通，保持壓力平衡，拉伸軸11在加載過(guò)程中不受高壓釜內(nèi)的壓力影響，使實(shí)驗(yàn)更加精確，拉伸軸11與大軸套45、小軸套一16、小軸套二21之間通過(guò)高彈性氟橡膠o型圈密封，保證拉伸軸在加載時(shí)保持良好的密封性能。

在小軸套一16、小軸套二21間的拉伸軸11上設(shè)有螺紋，螺紋處連接傳力板一18，傳力板一18的兩側(cè)用螺母固定，并可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)傳力板一18上的螺紋改變傳力板一18在拉伸軸11上的位置，從而調(diào)節(jié)可拉伸的位移。位于小軸套一16、小軸套二21之間的拉伸軸11外側(cè)水平安裝傳力板一18，傳力板一18的下方與傳力板二22相對(duì)設(shè)置，傳力板一18與傳力板二22之間通過(guò)連接桿19連接，通過(guò)連接桿19連接到力傳感器連接桿23，實(shí)現(xiàn)加載的傳輸。

傳力板二22中間設(shè)有通孔，用于連接力傳感器連接桿23，傳力板二22的兩側(cè)用螺母固定，保證傳力板二22水平；傳力板二22設(shè)有四個(gè)均布通孔，用于連接萬(wàn)向節(jié)25，萬(wàn)向節(jié)25通過(guò)螺母緊固在傳力板二22上，保證四軸位移移動(dòng)的一致性；傳力板二22通過(guò)力傳感器連接桿23、力傳感器24、萬(wàn)向節(jié)25與伺服機(jī)傳力板26連接，伺服機(jī)傳力板26中間設(shè)有一通孔，用于連接伺服機(jī)28，伺服機(jī)傳力板26安裝于伺服機(jī)28的伺服機(jī)連接桿27上。

伺服機(jī)28向下作用，帶動(dòng)拉伸軸11位移，從而帶動(dòng)拉伸試樣7。外加載荷依次通過(guò)伺服機(jī)連接桿27、伺服機(jī)傳力板26、萬(wàn)向節(jié)25、力傳感器24、力傳感器連接桿23、拉伸軸11、試樣夾具一部9、夾具二部8傳遞到拉伸試樣7上，同時(shí)保證夾具(夾具一部9、夾具二部8、夾具四部4、夾具三部6)、拉伸試樣7、拉伸軸11、力傳感器24、力傳感器連接桿23、萬(wàn)向節(jié)25及伺服機(jī)傳力板26與萬(wàn)向節(jié)25連接孔在同一垂直線上，伺服機(jī)傳力板26的中心孔與伺服機(jī)連接桿27在同一垂直線上；所述自平衡釜外拉伸裝置31還包括一消除加載內(nèi)力裝置，用于消除加載時(shí)作用的內(nèi)力，消除加載內(nèi)力裝置由伺服機(jī)固定板37通過(guò)四根內(nèi)力消除支柱30與釜蓋固定板38相連組成，伺服機(jī)固定板37與釜蓋固定板38相對(duì)水平設(shè)置(圖1)。

如圖1-圖6所示，本發(fā)明用于研究輻照試樣在高溫高壓水環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕敏感性，具體操作步驟如下：

1、向高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)注入去離子水，為實(shí)驗(yàn)提供所需循環(huán)水。

2、裝配拉伸試樣。首先，啟動(dòng)升降機(jī)43，帶動(dòng)釜體2上移，分開(kāi)釜體2和釜蓋12。然后，將夾具一部9緊固在拉伸軸11上，夾具四部4懸掛于釜內(nèi)支撐板3上(留有間隙，不緊固)，而后將夾具二部8固定在拉伸軸11上的夾具一部9上，操作伺服機(jī)28使拉伸軸11向上移動(dòng)，當(dāng)拉伸試樣上端接觸到夾具四部4后，固定夾具四部4和連有拉伸試樣7的夾具三部6；最后，用小力矩扳手緊固夾具四部4和釜內(nèi)支撐板3，使四根拉伸軸11上具有相同的預(yù)緊力。

3、合釜。裝完四個(gè)拉伸試樣7后，操作升降機(jī)43，放下釜體2，使釜體2和釜蓋12充分結(jié)合，然后擰緊釜蓋主螺栓，使高壓釜完全密封。

4、運(yùn)行循環(huán)水。使回路中的水充滿釜體2，調(diào)節(jié)回路流量，通過(guò)離子交換樹(shù)脂除去回路中的雜質(zhì)，直至電阻率滿足實(shí)驗(yàn)要求；而后關(guān)閉除雜，加入實(shí)驗(yàn)所需溶液；然后將回路壓力升至實(shí)驗(yàn)所需壓力；最后回路升溫至實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度。

5、穩(wěn)定階段。待溫度升至實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度，穩(wěn)定48到72小時(shí)。

6、拉伸實(shí)驗(yàn)。打開(kāi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。打開(kāi)伺服機(jī)28控制面板，設(shè)定拉伸試驗(yàn)參數(shù)(控制模式、拉伸速率、作用行程、停機(jī)條件等)，開(kāi)始加載。

7、停止實(shí)驗(yàn)。當(dāng)拉伸實(shí)驗(yàn)到達(dá)設(shè)定的條件后，停止伺服機(jī)，保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后關(guān)閉預(yù)熱器和高壓釜加溫開(kāi)關(guān)，待回路溫度降至室溫，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

下面，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，輻照劑量為1.5dpa和5dpa的國(guó)產(chǎn)核級(jí)304不銹鋼在320℃、13mpa、2.6ppm溶解氫環(huán)境中的慢應(yīng)變速率拉伸實(shí)驗(yàn)，應(yīng)變速率為3×10^-7/s，應(yīng)變量為1％和3％。

實(shí)驗(yàn)材料為國(guó)產(chǎn)核級(jí)304不銹鋼，輻照的拉伸試樣，標(biāo)距尺寸為21mm×2mm×2mm。試樣輻照在美國(guó)密歇根大學(xué)離子束表面改性和分析實(shí)驗(yàn)室完成，輻照采用能量為2mev，直徑為3mm的質(zhì)子束模擬中子輻照，輻照損傷速率為6×10^-6dpa/s，輻照溫度為360℃。把輻照后的拉伸試樣固定在夾具上，擰緊高壓釜，運(yùn)行水循環(huán)，控制實(shí)驗(yàn)所需水化學(xué)條件，設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度320℃。當(dāng)釜內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，穩(wěn)定72小時(shí)，然后運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，打開(kāi)伺服機(jī)控制面板，設(shè)定控制模式為位移，應(yīng)變速率為3×10^-7/s，停止邊界條件為1％和3％應(yīng)變幅值。待冷卻至室溫，取出試樣，觀察表面形貌，以表面裂紋的多少和長(zhǎng)度比較材料輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕敏感性。如圖7所示，從試樣表面形貌可以看到，5dpa試樣表面裂紋明顯多于1.5dpa試樣，說(shuō)明輻照促進(jìn)了材料的應(yīng)力腐蝕敏感性。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)四軸同時(shí)加載，可同時(shí)進(jìn)行四個(gè)試樣的輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)，極大地提高實(shí)驗(yàn)效率。