[发明专利]高温高压水三轴多样品加载应力腐蚀裂纹萌生测试装置

说明书

本发明涉及应力腐蚀裂纹萌生测试领域，具体为一种高温高压水三轴多样品加载应力腐蚀裂纹萌生测试装置，解决传统高温高压水中应力腐蚀裂纹萌生单轴单样品测试效率低、试样的绝缘、信号线线的引出、三根加载轴之间保持载荷平衡等问题。该装置设有：高压釜盖、高压釜体、环形加热装置、热电偶、立柱、液压泵、步进电机、加载轴I、加载轴II、法兰、位移传感器、载荷传感器、压力表、压力传感器、参比电极座、辅助电极座、工作电极座、试样固定板支架和控制柜等，能够实现高温高压水中多个样品同时进行应力腐蚀裂纹萌生测试试验。另外，通过安装高温高压工作电极、辅助电极和参比电极，还可以检测试样表面的电化学信号和电位信号。

技术领域

本发明涉及应力腐蚀裂纹萌生测试领域，具体为一种高温高压水三轴多样品加载应力腐蚀裂纹萌生测试装置。

背景技术

应力腐蚀开裂已经成为压水堆核电站关键部件材料的主要失效形式之一。应力腐蚀失效一般可分为裂纹萌生过程和裂纹扩展过程2个阶段。其中，在由应力腐蚀导致的部件发生失效断裂的总时间中，裂纹萌生寿命约占90％，而裂纹一旦萌生就进入稳定的快速扩展阶段。因而，获得材料在高温高压水(200～360℃，4～20MPa)中的有效应力腐蚀裂纹萌生时间对于评估其服役寿命、开展核电站的老化管理至关重要。材料在高温高压水环境中，应力腐蚀裂纹的萌生速率极慢，而且受微观结构、表面状态等多因素影响，裂纹萌生发生的随机性很大，需要开展长时间的裂纹萌生实验。

目前，商业化的常规的应力腐蚀测试装置，一般都是单轴加载，每根加载轴上安装1个试样。然而，高温高压水中进行应力腐蚀测试，裂纹孕育时间长，萌生非常慢，这种单轴单样品的实验测试效率非常低，一台设备每年只能完成几个试样的测试。为了提高测试效率，就需要在单次测试中实现多个样品同时测试，这就需要增加加载轴的数量或者在同一根加载轴上安装多个样品。此外，通过高压釜外面的步进电机对高压釜内部的试样进行加载，还需要考虑高压釜内外的压力差、密封、试样和夹具之间的绝缘等一系列问题。正是因为这些实验设备上的技术困难，限制高温高压水中材料应力腐蚀裂纹萌生的实验测试。目前，国内相关设备还未见有报道。由于缺乏在高温高压水中应力腐蚀裂纹萌生测试的装置，国内在高温高压水中材料的应力腐蚀裂纹萌生时间测试方面一直没有试验研究，特别针对国内核电较快发展所需要的大量的国产化材料，相关实验数据极其缺乏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温高压水三轴多样品加载应力腐蚀裂纹萌生测试装置，解决高温高压水中难以实现多个样品同时进行应力腐蚀裂纹萌生测试、相同材料的试样在不同应力水平下裂纹萌生的同时测试、不同材料的试样在相同应力水平下裂纹萌生的同时测试、试样在裂纹萌生过程中的电化学信号和电位信号采集要求的试样绝缘等问题。

本发明的技术方案如下：

一种高温高压水三轴多样品加载应力腐蚀裂纹萌生测试装置，装置底座上对称安装有装置台架支柱，装置台架支柱的顶部设置高压釜底座，高压釜底座上的中部设置高压釜，高压釜底座上的高压釜两侧对称安装有立柱和液压升降立柱，液压升降立柱位于立柱的外侧；高压釜体倒扣于高压釜盖上构成高压釜，高压釜体和高压釜盖采用直立式连接结构，高压釜体和高压釜盖对应处通过高压釜盖紧固螺栓相连接；高压釜体上方安装有水平设置的升降板，高压釜体顶部通过高压釜提升螺栓与升降板中部相连，立柱和液压升降立柱分别穿过升降板；

在高压釜盖上配备热电偶I、热电偶II、热电偶III、加载轴I、工作电极/辅助电极座、参比电极座及外置水冷式参比电极；高压釜内设置有工作电极和辅助电极，工作电极和辅助电极分别通过导线穿过工作电极/辅助电极座引出；高压釜盖上安装参比电极导液管于高压釜内，参比电极导液管的下端与参比电极座相对应，参比电极安装于参比电极座上，参比电极的一端通过伸入高压釜体内的参比电极导液管导通；高压釜盖上穿设热电偶安装套管，热电偶安装套管的一端伸至高压釜内，热电偶I、热电偶II、热电偶III自热电偶安装套管的另一端伸至高压釜内；