[发明专利]一种缝隙环境应力腐蚀敏感性高通量评价装置和方法

说明书

本发明公开一种缝隙环境应力腐蚀敏感性高通量评价装置和方法，包括环境釜、设置在所述环境釜内的试样、连接所述试验的两端部为所述试样加载应力的加载机构，还包括夹持在所述试样上的夹具和设置在所述夹具和所述试样之间将两者分隔开的垫块，所述垫块具有供水流通过的多孔结构，所述试样具有两个相对设置的试验平面，所述夹具包括两个夹持面，两个所述夹持面分别夹持所述试样的试验平面，所述夹持面与所述试验平面之间构成与所述垫块等厚度的试验缝隙，本发明采用多个缝隙和连续缝隙的高通量设计，可以一次性评价多种缝隙环境下的应力腐蚀敏感性，大幅提高评价质量和效率。

技术领域

本发明涉及应力腐蚀试验领域，具体是一种实现带缝隙环境的应力腐蚀敏感性的高通量评价装置和方法。

背景技术

应力腐蚀是威胁工业安全生产的主要问题之一。应力腐蚀开裂的失效孕育期长，形式隐蔽，一旦发生开裂，裂纹扩展期短，容易导致设备损坏。应力腐蚀离不开材料、应力和腐蚀性介质三要素。目前一般按照国标GB/T 15970“金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验”进行应力腐蚀试验。由于在缝隙环境中易发生离子浓缩，产生缝隙腐蚀，加速材料的服役性能老化，因此，在缝隙环境下，材料的应力腐蚀敏感性可能会急剧增大。比如在核电站中，蒸汽发生器传热管与管板支撑架之间存在缝隙，在高温高压水环境中，缝隙内腐蚀产物聚集，有害离子浓缩，传热管发生应力腐蚀开裂，引起非计划停堆，造成巨大的经济损失，同时带有放射性的一回路水进入二回路，威胁安全性。因此研究金属材料在缝隙环境中的应力腐蚀行为与机理，对工业设施的设计、运行和管理具有重要意义。

目前应力腐蚀研究普遍采用的是单一试样设计，每次试验只能研究一个试验条件，而且由于每个试验周期都比较长，导致现有应力腐蚀评价方法效率十分低下。在工业环境中，材料的服役环境往往比较复杂，影响因素众多，现有的试验方法无法高效评价核用材料的服役性能。同时在研究不同参数的影响时，通常采用改变单一变量的方法进行，但由于技术手段限制，很多因素往往无法人为控制，造成平行样品之间误差较大。高通量技术是一种基于材料基因组工程提出的高效技术，该技术核心思想旨在提高实验效率，缩短研发周期，降低研发成本，在材料服役行为研究领域有巨大应用前景。

虽然目前研究人员已建立起完善的应力腐蚀评价手段，并根据实际使用工况开发了多种应力腐蚀试验方法，但尚缺乏评价缝隙腐蚀与应力腐蚀耦合老化行为的技术，因此本发明提出一种能够模拟实际缝隙环境下的应力腐蚀高通量评价方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够模拟实际缝隙环境下的应力腐蚀高通量评价装置和方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种缝隙环境应力腐蚀敏感性高通量评价装置，包括环境釜、设置在所述环境釜内的试样、连接所述试验的两端部为所述试样加载应力的加载机构，还包括夹持在所述试样上的夹具和设置在所述夹具和所述试样之间将两者分隔开的垫块，所述垫块具有供水流通过的多孔结构，所述试样具有两个相对设置的试验平面，所述夹具包括两个夹持面，两个所述夹持面分别夹持所述试样的试验平面，所述夹持面与所述试验平面之间构成与所述垫块等厚度的试验缝隙。

优选地，所述试样为矩形杆状，所述夹具夹设在所述试样相对的两个表面上。

进一步优选地，所述试验平面与所述夹持面表面相互平行。

进一步优选地，所述试验平面与所述夹持面表面的夹角呈锐角。

进一步优选地，所述垫块内设置有多个阻隔水流的隔板，所述隔板垂直所述试样的长度方向设置，并在所述垫块内间隔分布。

优选地，所述夹具和所述垫块设置有多组。

优选地，所述试样与所述夹具的材质相同。

一种缝隙环境应力腐蚀敏感性高通量评价方法，上述的装置进行试验，包括以下步骤：