[发明专利]一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于材料实验研究领域，更确切的说，涉及到一种带高温高压循环水的慢应变腐蚀开裂实验装置及使用方法。

背景技术

核电是一种高效、清洁的能源，发展核电是解决我国经济发展与能源分布不均衡矛盾的一个重要途径。目前商用核电站主要采用轻水堆，由于轻水堆核电站的服役环境为高温高压水（280-343℃、8-16MPa），其压力边界如压力容器、蒸汽发生器、主管道等均承受一定的服役应力。实践表明，核电服役高温高压水中的应力腐蚀开裂是影响核电设备长期安全运行的关键问题之一。因此，在实验室中模拟核电高温高压水环境来研究压力边界材料的应力腐蚀或环境致裂具有重要的意义。而开展这类研究首先必须解决高温高压水条件下慢拉伸实验装置问题。由于高温高压水实验环境苛刻，对试验装置的高温高压密封性要求非常高，设备成套和技术难度大。目前该类成套设备被国外少数几家大公司垄断的局面，而且因为结构复杂，价格昂贵，使用和维护都非常麻烦。国内相关设备厂家尚没有制造该类成套设备的能力。

发明内容

本发明目的在于提供一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置及使用方法，能在高温高压循环水环境下测试材料应力腐蚀行为，解决现有技术中存在的结构复杂、维护麻烦等问题。

本发明的技术方案如下：

一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，该装置设有高温高压循环水系统、慢拉伸加载装置，其中：

高温高压循环水系统包括：储水罐、过滤器、高压泵、预热器、高压釜、冷凝器、过滤阀、背压阀、流量计，储水罐的水流循环回路上依次设置过滤器、高压泵、预热器、高压釜、冷凝器、过滤阀、背压阀、流量计；储水罐的水经过滤器过滤后进入高压泵、预热器，然后进入高压釜，从高压釜流出后进入冷凝器冷却，经过滤阀、背压阀、流量计，最后返回储水罐；

慢拉伸加载装置包括高温拉伸组件、转接组件、拉伸试验机；高温拉伸组件包括试样夹具固定组件、紧凑拉伸试样、试样夹具、水冷加载轴，转接组件包括加载轴转接部件、加载轴转接部件与万向转接头的转接件、万向转接头、防漏接水盘、万向转接头与力传感器的转接件、力传感器；

试样夹具固定组件直接固定在高压釜内侧的高压釜釜盖上，紧凑拉伸试样固定于夹具：上夹具和下夹具之间；下夹具下方与水冷的加载轴螺纹连接，加载轴外部安装水冷套，加载轴下端与转接组件中的加载轴转接部件螺纹连接，通过转接组件连接拉伸试验机的传动装置；

转接组件中转接件下端开内螺纹，转接件下连万向转接头；力传感器设置于下活动横梁上面，转接组件中转接件外侧部配合上防漏接水盘。

所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，试样夹具固定组件设有上夹具固定螺帽、支座、支柱，支柱的一端与高压釜釜盖连接，支柱的另一端通过支座固定螺母安装支座；上夹具的一端穿过支座，该端通过夹具固定螺母紧固于支座，上夹具的另一端夹持紧凑拉伸试样的一端；下夹具的一端与加载轴连接，下夹具的另一端夹持紧凑拉伸试样的另一端。

所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，储水罐的下端有两个进气口，分别连接一个氮气罐和一个氧气罐，储水罐的下端还有一个出液口和一个排液口，储水罐的上部设有加液口和出气口，储水罐的出气口连有排气装置。

所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，高压泵前后端分别连接一个过滤器和一个安全阀，背压阀前后端分别连接一个过滤阀和一个流量计。

所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，高压釜下端的高压釜釜盖固定在拉伸试验机立柱上的高压釜固定平台上，高压釜釜盖与此高压釜固定平台用螺栓相连，高压釜釜盖下方有三个调平螺栓，保证高压釜釜盖水平；高压釜的进、出水口设在高压釜釜盖的侧面，高压釜内侧的出水口上连接不锈钢管，不锈钢管伸入高压釜釜体底部，高压釜外侧的进水口连接压力表和爆破阀。

所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，拉伸试验机的立柱加长，通过加长的立柱增加高压釜的固定空间，以及高压釜釜盖和高压釜釜体的开合操作空间。

所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，高压釜的釜体底部与穿过上固定横梁中心孔位置的单升降吊臂连接，通过单升降吊臂实现升降。

所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置，还设有水化学控制系统和加载监测系统，水化学控制系统为控制柜，加载监测系统包括前置变形检测探头、同步记录电脑；高温高压循环水控制柜连接高压泵、预热器、高压釜，控制柜分别控制高压泵的开关、预热器的控温、高压釜的控温；拉伸试验机和加载监测系统连接。

所述的带高温高压循环水的慢拉伸实验装置的使用方法，包括如下步骤：

（1）、储水罐注水