[实用新型]金属管内压蠕变试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温下由气压产生的压力试验装置，特别涉及一种可模拟火电站锅炉管实际运行状态中蠕变行为的金属管内压蠕变试验装置。

背景技术

无缝或有缝金属管及其管件是火力发电、核电、石油化工、航空航天等行业一大类高温承压元件，金属材料在高温下产生蠕变变形或断裂是这些部件失效的主要方式之一。在金属管材料选用、设计时需要知道其基本性能，特别是高温蠕变及持久性能；在部件服役期间也需要取样进行高温蠕变及持久试验以更准确估计部件的剩余寿命。

通常金属材料的高温蠕变或持久强度的测定是用标准的圆形横截面试样进行高温单向拉伸蠕变或持久试验，而在实际使用条件下，高温下承受内压的金属管实际上受到的是环向和轴向二维的应力，传统的拉伸蠕变与持久试验方法的结果与实际工况有一定差距。因此，采用金属管在高温下直接承受内压进行内压蠕变试验可以更好地模拟金属管部件实际应用中的应力状态，试验结果具有更强的指导意义。

从上个世纪70年代起，国内火力发电行业的各研究院所、锅炉厂先后建立了一批锅炉管内压蠕变试验机，对新锅炉管以及运行以后的锅炉管进行了大量的内压蠕变试验研究，在保证火力发电机组的安全运行中发挥了重要作用。但是这些试验机均存在泄漏率高、试验压力不稳定，温度控制精度差等严重影响试验结果的缺陷。同时由于系统承压能力过低，在进行一些强度较高的金属管材的试验时无法达到所需的压力，在试验系统的安全设计等方面也不够完善。目前这些试验机已基本全部淘汰。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种低泄漏率、承压能力高、试验压力和温度精确可控同时试样可灵活拆卸、安全可靠的金属管内压蠕变试验装置，该试验装置压力最高可达200MPa，试验温度最高可达1000℃。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括加压单元、加热单元和试样，所说的试样设置在加热单元内并与加压单元相连；

所说的加压单元包括气瓶组以及与气瓶组相连通的超高压气泵，超高压气泵的出口管路上依次连接有高压压力表和单向阀，单向阀的出口管路上并连有两组或两组以上的高压截止阀；

高压截止阀的出口均与设置在加温单元内的试样相连通；

所述的加温单元包括支撑架以及通过弹簧安装在支撑架上的管式电加热炉，所述的试样设置在管式电加热炉内，且在试样表面附近还安装有热电偶，温度控制柜分别与热电偶和管式电加热炉相连接。

本实用新型的气瓶组与超高压气泵之间的管路上还依次连接有过滤器、进气截止阀和进气压力表；

超高压气泵上安装有电控器，且在超高压气泵的进出口管路上分别设置压力传感器；

超高压气泵与单向阀之间的管路还依次设置有高压缓冲管组和安全头；

单向阀与高压截止阀之间的管路上还设置有微型进给阀和卸荷阀；

高压截止阀与试样之间的管路上还设置有卸荷阀、高压压力表和弹簧管路；管式电加热炉内设有减缓试样破坏对设备冲击的耐热钢管；

试样包括管样以及设置在管样两端的上封头、下封头，且在上封头上还设置有与管样相连通的压力注入管，该压力注入管与压力单元相连，所说的压力注入管与上、下封头选择与管样强度相等或更高的材料；

管样内填充实心金属芯棒，芯棒与管样的管壁之间的间隙为1-5mm，且在该间隙之间填充高温下性质稳定的细小石英砂或钢珠固体颗粒；

管式电加热炉采用多段加热控温，且管式电加热炉18均温区应不小于内管样计算长度的1.2倍，所说的计算长度Lj＝L₀-2D₀，其中D₀为管样的初始外径，L₀为管样的初始长度。

本实用新型的加压单元与加温单元之间相互独立，互不干扰，整个试验是加压单元终端和加温单元终端在试样表面附近的耦合，将达到试验温度后的试样加压至所要求的试验压力并保持稳定得到金属管内压蠕变的试验结果。

附图说明

下面通过实施例和附图对本实用新型进一步加以说明。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型试样20的结构示意图。

具体实施方式