[发明专利]一种用于应力腐蚀裂纹萌生和扩展实验的加载装置

说明书

本发明提供的一种用于应力腐蚀裂纹萌生和扩展实验的加载装置，包括高温高压釜釜体、高温高压釜釜盖、试样的加载结构、可移动加载平台、位移传感器、伺服拉伸试验机和支撑架，其中，所述可移动加载平台套装在支撑架上，且沿支撑架上下移动；所述伺服拉伸试验机的输出轴穿过支撑架的底板与可移动加载平台的底部连接；所述高温高压釜釜盖安装在支撑架的上端；所述高温高压釜釜体安装在高温高压釜釜盖上；所述高温高压釜内试样架置于高温高压釜釜体内；在同一高温高压釜中，通过试样的加载结构实现对小尺寸拉伸试样的慢应变速率拉伸实验，以及大尺寸紧凑拉伸样品的恒应力强度因子拉伸实验，可满足对应力腐蚀开裂全过程的研究需求，大大丰富了设备的功能，提高了集成度，显著降低实验室建设成本。

技术领域

本发明属于材料实验研究领域，具体涉及一种用于核电金属材料应力腐蚀裂纹萌生和扩展实验的加载装置。

背景技术

当前，随着我国核电事业的快速发展，核电安全业已成为国家和民众广泛关注的重要问题。核电站中使用的各类材料的失效往往会严重威胁核电站的安全运行，甚至会给民众的生命安全和环境保护带来灾难性后果，因此研究核电材料的失效行为和机理是预防核电事故的必要措施之一。应力腐蚀开裂是核电材料领域中最主要的失效形式之一，获得核电材料在高温高压水环境中的应力腐蚀开裂规律，揭示应力腐蚀开裂的内在损伤机理，对于核电站的安全运行和维护具有重大意义。

开展高温高压水环境中应力腐蚀开裂规律研究首先需要解决的问题是实验装置的搭建。现有的实验装置均存在功能集成度低、实验效率低下的问题。即在同一套实验装置内只能进行评价应力腐蚀裂纹萌生敏感性的慢应变速率拉伸实验(如专利“一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置及使用方法”，公开号：103499502B)或恒载荷拉伸实验(如专利“一种高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法及装置”，公开号：102706750A)，且一次慢应变速率拉伸实验只能针对单个试样进行，无法满足高温高压水环境下核电金属材料应力腐蚀开裂的高效研究。另外，当需要评价材料应力腐蚀裂纹扩展敏感性时则需要采用恒应力强度因子拉伸实验，该试验需要采用较大的紧凑拉伸试样并配合较粗的拉伸轴来完成，往往需要在另一套单独的加载系统上实现。这样很容易造成测试系统功能分散，设备冗余度增加，实验室建设成本显著上升。因此，研发高集成度、高效率的实验装置及相关方法，对节约实验成本、提高研究效率，推动核电结构材料环境损伤研究进展，确保核电设备安全运行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于应力腐蚀裂纹萌生和扩展实验的加载装置，解决了现有的实验装置存在功能集成度低、实验效率低下的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种用于应力腐蚀裂纹萌生和扩展实验的加载装置，包括高温高压釜釜体、高温高压釜釜盖、试样的加载结构、可移动加载平台、位移传感器、伺服拉伸试验机和支撑架，其中，所述可移动加载平台套装在支撑架上，且沿支撑架上下移动；所述伺服拉伸试验机的输出轴穿过支撑架的底板与可移动加载平台的底部连接；所述高温高压釜釜盖安装在支撑架的上端；所述高温高压釜釜体安装在高温高压釜釜盖上；所述高温高压釜内试样架置于高温高压釜釜体内；

所述试样的加载结构的一端安装在可移动加载平台上，其另一端穿过高温高压釜釜盖安装在高温高压釜内试样架的顶部；

所述试样的加载结构用于固定小尺寸的第一拉伸试样或大尺寸紧凑型的第二拉伸试样。

优选地，当进行第一拉伸试样的慢应变速率拉伸或应力腐蚀裂纹萌生实验时，所述试样的加载结构包括第一I段拉伸轴、第一II段拉伸轴和III段拉伸轴，其中，所述III段拉伸轴设置有四个，分别配合安装在可移动加载平台上开设的中心孔和沿中心孔位置均布的三个轴孔上；每个III段拉伸轴的自由端连接有一个第一II段拉伸轴；所述第一II段拉伸轴的自由端穿过高温高压釜釜盖，且连接第一拉伸试样；所述第一拉伸试样的自由端连接第一I段拉伸轴，所述第一I段拉伸轴固定在高温高压釜内试样架上；