[发明专利]一种蒸汽腐蚀疲劳试验系统

说明书

本发明属于材料性能测试技术领域，涉及一种蒸汽腐蚀疲劳试验系统。本系统包括疲劳试验机以及设置在疲劳试验机上的疲劳加载夹具，还包括蒸汽环境密封筒、加热炉和蒸汽发生箱，所述疲劳试验机用于提供疲劳载荷，并通过所述疲劳加载夹具将疲劳载荷施加到疲劳试样上进行试验；所述蒸汽环境密封筒包覆在所述疲劳试样的外侧，用于向疲劳试样提供密封的蒸汽环境；所述加热炉用于对蒸汽环境密封筒中的蒸汽进行二次加热；所述蒸汽发生箱用于向蒸汽环境密封筒中提供蒸汽。本系统能够满足模拟石油、化工、电力等工业领域中更宽广的蒸汽环境温度范围需求，实现精确的温度调控，为服役于蒸汽腐蚀环境和交变载荷作用下的设备选材设计和寿命评价提供支撑。

技术领域

本发明属于材料性能测试技术领域，涉及一种蒸汽腐蚀疲劳试验系统。

背景技术

在石油、化工、电力等工业领域，因蒸汽腐蚀疲劳导致的设备失效事故时有发生。如汽轮机、蒸汽压缩机等转子长期在复杂交变载荷和蒸汽腐蚀环境下工作，锅炉、蒸汽发生器、换热器等受气泡交替产生和破灭的影响，汽包和蒸汽管道等受来自相邻设备和内部流体产生的激振、以及压力脉动导致的气柱谐振等作用，均存在蒸汽腐蚀疲劳失效风险，影响设备长周期安全、高效运行。对于此类设备进行结构设计和材料选取时，需要以蒸汽腐蚀环境下的疲劳性能数据为依据，并综合考虑机械、温差应力和蒸汽腐蚀等共同作用。

目前，我国测试材料在蒸汽腐蚀环境下疲劳性能的试验系统仍比较匮乏，虽然中国专利文献《高温蒸汽环境下的高频疲劳寿命试验系统及试验方法》(公开号：CN103954514A)报道了一种高温蒸汽环境下的疲劳寿命试验系统，但其主要针对电力装备中的汽轮机叶片等，侧重于考虑测试湿蒸汽中氧气含量对材料疲劳性能的影响，无法完全模拟石油、化工、电力等工业领域中的各种不同温度及不同状态下的蒸汽腐蚀环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒸汽腐蚀疲劳试验系统，本系统能够满足模拟石油、化工、电力等工业领域中更宽广的蒸汽环境温度范围需求，实现精确的温度调控，为服役于蒸汽腐蚀环境和交变载荷作用下的设备选材设计和寿命评价提供支撑。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种蒸汽腐蚀疲劳试验系统，包括疲劳试验机以及设置在疲劳试验机上的疲劳加载夹具，本系统还包括蒸汽环境密封筒、加热炉和蒸汽发生箱，

所述疲劳试验机用于提供疲劳载荷，并通过所述疲劳加载夹具将疲劳载荷施加到疲劳试样上进行试验；

所述蒸汽环境密封筒包覆在所述疲劳试样的外侧，用于向疲劳试样提供密封的蒸汽环境；

所述加热炉用于对蒸汽环境密封筒中的蒸汽进行二次加热；

所述蒸汽发生箱用于向蒸汽环境密封筒中提供蒸汽。

优选的，所述疲劳加载夹具包括分别夹持在疲劳试样两端的上夹持部和下夹持部，所述上夹持部自上而下依次设置有上连接法兰和上密封法兰，所述下夹持部自下而上依次设置有下连接法兰和下密封法兰；

所述蒸汽环境密封筒包括彼此固接且连通的密封筒体和波纹管，蒸汽环境密封筒的上下两端分别与疲劳加载夹具中的上密封法兰和下密封法兰固接并密封，且蒸汽环境密封筒上还设置有与所述蒸汽发生箱的第一蒸汽管道相连的蒸汽入口以及与所述蒸汽发生箱的第二蒸汽管道相连的蒸汽出口。

进一步的，所述密封筒体的筒长大于波纹管的管长，且所述密封筒体包覆在所述疲劳试样的周侧，所述加热炉包覆在密封筒体的外侧；所述蒸汽入口设置在所述密封筒体上，所述蒸汽出口设置在波纹管与疲劳加载夹具相固接的法兰盘上。

优选的，所述蒸汽发生箱中设置有蒸汽发生器和蓄水箱，所述蒸汽发生器与所述蓄水箱之间通过单向阀相连，所述蒸汽发生器与所述蒸汽环境密封筒之间分别连接有第一蒸汽管道和第二蒸汽管道。