[发明专利]基于小冲杆测试技术的应力腐蚀敏感性评估装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应力腐蚀敏感性评估装置，尤其是一种基于小冲杆测试技术的应力腐蚀敏感性评估装置。

技术背景

化工和核电行业中存在着大量长期服役的不锈钢构件，在高温、高压和辐射等苛刻的环境下长时间运行，不锈钢部件难免会出现各种各样的失效，其中应力腐蚀开裂占有较大比例。因此如何正确快速评价在役部件的抗应力腐蚀开裂性能成为普遍关注的主题。因为要保证服役部件可以在不必停车的前提下进行取样检测，这就需要一种全新的测试技术来对微小试样快速进行抗应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking，以下简称SCC）性能评估。小冲杆测试技术（Small Punch Test(SPT)Technique）是八十年代初期逐渐发展起来的一种新的既有效又经济的安全检测方法，一种既具有“无损取样”性又具有准确可靠性的新型试验方法。SPT利用冲杆以一定速度冲压试样薄片，记录试片从变形到失效整个过程中的载荷～位移（变形挠度）数据，并借此分析得出材料各种性能参数。现今该项技术已经被广泛应用于评价材料的常规力学性能和蠕变性能等。但是用于评价材料的抗应力腐蚀性能尚属少见。经过我们大量实验证明，配合特殊的取样装置，完全可以做到在不停车停产的前提下对其抗应力腐蚀性能进行评估。

从上个世纪开展应力腐蚀开裂研究以来，出现了型式繁多的试样型式和相应的试验机，以及标准的各类试验方法。不同的试样各有不同的试验目的，有的仅仅为了测试应力腐蚀开裂的敏感性；有的则要求测得应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt；有的还要求测得应力腐蚀开裂的临界应力σ_c，而有的则要求测出应力腐蚀的应力强度因子起始值K_ISCC（也是临界值）。现有的应力腐蚀开裂的试验方法大体有以下几类：

（1）恒位移下的应力腐蚀开裂试验加工好的试样先使其获得一定量的预变形（位移），然后将该应变量（位移量）用卡夹具固定住，放入腐蚀环境中任其发生开裂和扩展，在试验的全过程中试样的变形（位移）始终被固定。这种应力发生的试验方法可以不需要任何试验机，不但可在实验室使用，也可以在现场做挂片试验，并且双方方便。这类恒位移应力腐蚀开裂试验的试样型式很多，例如C形环、U形、三点弯曲、四点弯曲（纯弯曲）、应力环等试样，试样现状如图1所示。

（2）WOL试样这是由断裂力学的紧凑拉伸试样（CT试样）演变过来用于在腐蚀环境中测验应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt和应力腐蚀开裂临界应力强度因子K_ISCC值的试样。可参见图2。

（3）恒载荷下的应力腐蚀开裂试验将拉伸试样悬挂在用砝码加载的拉伸试验机上，而拉伸试样必须浸没在密封的腐蚀介质环境箱中。或者采用悬臂梁试样，一头水平夹持在固定机架的夹头上，试样的被试部分被浸没在密封的腐蚀介质环境箱中，而悬臂的另一端则再悬挂着砝码加载。一般在这种悬臂梁试样的中央开有缺口。如图3a、3b。

（4）恒应变速率慢拉伸试验法该法用特制的圆棒形拉伸试样或板形试样，两端夹持在特制的拉伸试验机上，试样外套上腐蚀介质的环境箱，加载时保持恒定而缓慢的应变速率。如果被试材料对此介质有应力腐蚀倾向，则会在持续不断的塑性应变变形过程中萌生应力腐蚀裂纹，并不断扩展，最好促使试样发生断裂。这种试验方法的特点主要是人为施加给试样连续的缓慢的塑性应变，并保持这个应变速率为恒定的。如果发生了应力腐蚀开裂，最终试样的断口为宏观的脆性断口，如果没有发生应力腐蚀开裂，则最终是在塑性应变相当大之后形成有明显颈缩的塑性断口。这种试验亦被简称为“慢拉伸”试验，并被认为是一种可靠的应力腐蚀开裂快速试验法，结果准确可靠，对应力腐蚀试验具有较高的灵敏度，特别适合于实验室进行材料的快速筛选。现已经形成标准的试验方法。参见图4。

发明内容

为克服在役设备在不停产的前提下快速评估其抗SCC性能的难题，本发明提供了一种基于小冲杆测试方法的快速评估材料SCC敏感性的装置，具体的技术方案如下：

一种基于小冲杆测试技术的应力腐蚀敏感性评估装置，包括一筒体，一设置于筒体内、用以夹持待测试样的夹具，及置于试样之上的施压装置，夹具内部存在一腔体，该夹具内部腔体一端同筒体内腔连通，一端连通至待测试样。

进一步，所述夹具包括分别设置于待测试样上方的上夹具和待测试样下方的下夹具，所述夹具内部腔体设置于下夹具内。

进一步，所述下夹具体内腔体包括一贯穿下夹具的横通孔，及同该横通孔连通穿出下夹具上表面的垂直孔。