[发明专利]一种用于高温高压下轴向压缩试验的装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于高温高压下轴向压缩试验的装置及其使用方法，它包括釜体和加热炉，所述釜体为圆柱形中空状筒体结构，釜体的中部设有加热段凸环，所述加热段凸环的外侧套接有环绕对剖式加热炉，在釜体的上端设有加压装置，在釜体的下端设有支撑装置，在釜体的腔体中部设有样品，在加热段凸环的上方釜体的侧壁上设有与釜体内腔相连通的加注孔。它是一种能够适应多种介质及样品，能在高温、高压力下进行试验，满足测量精度要求，使用方便可靠、维护成本低的轴向压缩试验装置，取得了很好的使用效果。

技术领域

本发明涉及一种轴向压缩试验装置，尤其涉及一种用于高温高压下轴向压缩试验的装置及其使用方法，属于材料试验机械技术领域。

背景技术

弹性模量、屈服强度、持久强度、极限破坏强度等力学参数，作为材料的最基本物理常量，是许多应用研究的基础数据，被广泛用于各行各业中，随着人类开发探索空间向深空、深地延伸,如深海资源开采、地球深部找矿，工程应用向更高温度压力发展，如超超临界机组、核反应堆压力容器等，面对的环境条件更苛刻，高温高压就是其中之一，作为研究应用，高温高压下材料力学性能参数是前期必备资料，其数据获取需要通过高温高压下的力学试验。从目前掌握的资料看，大多数试验研究只限于常温常压或者在高温常压下，即使部分高温高压试验，温度压力都比较低，真正高温高压下的研究十分缺乏，这其中的主要原因是相关的试验仪器缺乏及试验方法限制。从资料看，用于在高温高压条件下力学性能的实验平台包括常用的三轴应力试验机和自制的专用压力试验机，这些试验设备由于针对的应用环境条件及使用要求不同，用于高温高压试验存在一些不足之处，具体如下：

（1）常规通用的三轴应力试验机，加热介质为硅油，由于燃点限制，其加热温度≤400℃，因此设备使用温度较低；

（2）通用的三轴应力试验机变形测量主要有样品上装应变仪与贴应变片两种方式，这两种方式优点直接测量，测量数据相对准确，但存在传感器安装要求高、引线麻烦等问题，环节繁琐稍不注意试验就会失败，同时出于对传感器保护，对加热加压介质也有较高要求，因为超临界状态下，许多液体介质具有氧化腐蚀性，为避免传感器损坏及短路，装置不能用于水等弱腐蚀介质，而水、低浓度盐溶液、酸碱溶液又是我们经常遇到的介质，这就大大限制了设备的用途；

（3）专用压力试验机，几种装置其测量方式实质上都是常用的间接测量，通过计算转换成样品变形，保证检测精度的关键是排除测量环节的误差，几种装置虽然都安装了位移传感器力图排除测量环节的误差，但由于传感器都装于加压机构外部，离样品端很远，起不到应有作用，加压过程中活塞杆、安装底座变形，加压头与加压杆端面间接触变形及位移无法检测，因此其直接通过计算测量结果误差会很大，只有通过特殊方法校正，虽然活塞杆底座变形可以通过校正，但相关零件联结产生的接触变形及位移与安装有关，具有一定随机性不能准确排除，另外校正不是连续的，仅仅针对一些特征点进行，而测试试验是根据实际需要，两者之间存在差异；

（4）专用压力试验机样品与加压机构间没有调整环节，平行度完全靠样品及加压机构保证，实际上很难做到，因为加工及装配环节都会有误差，累计误差相当大，而且这种误差有一定的随机性，加压过程中平行度如不能补偿，会造成样品局部变形，测得的变形量不准确。

由于以上装置的不足以及现实科研的迫切需要，发明一种克服以上问题，可靠、简便实用的新型装置十分有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于高温高压下轴向压缩试验的装置及其使用方法，它是一种能够适应多种介质及样品，能在高温、高压力下进行试验，满足测量精度要求，使用方便可靠、维护成本低的轴向压缩试验装置，解决了现有技术方案的不足。

本发明的技术方案为：一种用于高温高压下轴向压缩试验的装置，它包括釜体和加热炉，所述釜体为圆柱形中空状筒体结构，釜体的中部设有加热段凸环，所述加热段凸环的外侧套接有环绕对剖式加热炉，在釜体的上端设有加压装置，在釜体的下端设有支撑装置，在釜体的腔体中部设有样品，在加热段凸环的上方釜体的侧壁上设有与釜体内腔相连通的加注孔。