[发明专利]一种聚变堆螺栓组预紧检测装置及其预紧力检测方法

说明书

本发明属于聚变堆大直径高强螺栓组的高精度预紧技术领域，具体涉及一种聚变堆螺栓组预紧检测装置及其预紧力检测方法，包括：重力支撑器、液压拉伸器和预紧力测试工具；所述重力支撑器2的两端分别设置有液压拉伸器和预紧力测试工具。本发明用于解决现有技术中螺栓预紧力误差及测量精度无法控制在2％以内的技术问题。

技术领域

本发明属于聚变堆大直径高强螺栓组的高精度预紧技术领域，具体涉及一种聚变堆螺栓组预紧检测装置及其预紧力检测方法。

背景技术

ITER托卡马克装置中大量存在着螺栓预紧装置。以ITER重力支撑为例，采用数组718合金螺栓组将316LN不锈钢板、316LN垫块预紧装配而成，单颗螺栓的预紧力最高达480吨，约合螺栓屈服强度的72％。

ITER托卡马克装置运行过程中该支撑需承受10000吨的超导磁体自重、数百吨的电磁力和以及ITER超导磁体在冷却时候的数百吨的热应力等极端复杂工况。过高的预紧力会造成螺栓中微裂纹的产生，进而使螺栓有较大的失效风险；过低的预紧力则容易使结构发生失稳。因此，热核聚变堆螺栓组预紧力加载及检测精度对ITER装置的稳定运行具有重要的意义。

目前，聚变堆大直径高强螺栓组大预紧力螺栓的预紧和检测一般采取液压张紧器以及超声波应力检测仪，但仍存在如下原因导致预紧力的加载及监测精度无法达到2％的精度要求：

1)同一规格的螺栓有效截面积A，弹性模量E，长度L等均存在偏差，未见合适的预紧力施加方法可以将螺栓组中每一个螺栓的预紧力的误差控制在2％以内。

2)由于螺栓的表面状态以及晶粒取向存在差异，使用超声波应力检测等仪器无法将测量精度控制在2％以内。

3)在安装过程中，各螺栓的预紧力会相互影响导致实际预紧力与设计值的偏差较大。

因此，需要设计一种聚变堆螺栓组预紧检测装置及其预紧力检测方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种聚变堆螺栓组预紧检测装置及其预紧力检测方法，用于解决现有技术中螺栓预紧力误差及测量精度无法控制在2％以内的技术问题

本发明的技术方案：

一种聚变堆螺栓组预紧检测装置，包括：重力支撑器2、液压拉伸器3和预紧力测试工具4；所述重力支撑器2的两端分别设置有液压拉伸器3和预紧力测试工具4。

所述重力支撑器2还包括：若干块韧性板21、若干个螺栓A22、螺栓B23和若干个夹块24；所述每块韧性板21之间两两平行设置，并在每块韧性板21的两端通过夹块24相互固定连接，所述每个夹块24上均布有若干个螺栓通孔，所述螺栓A22均匀布设在韧性板21一端的夹块24上，所述螺栓B23均匀布设在韧性板21另一端的夹块24上。

所述液压拉伸器3还包括：油泵31、高压油管32和拉伸器33；所述油泵31通过高压油管32与拉伸器33相连接。

所述预紧力测试工具4还包括：顶针41、千分表42、测量架43；所述测量架43的两端分别设置有顶针41和千分表42。

一种如上所述的聚变堆螺栓组预紧检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：使用预紧力测试工具4对所有螺栓测量原始长度L_n；

步骤二：将待测量螺栓安装于万能材料试验机上，并对螺栓施加设计预紧力F，并测量螺栓在设计预紧力F下的伸长量L′_n；得到螺栓预紧伸长量标定值ΔL_bdn；

步骤三：将液压拉伸器与夹块上的若干个螺栓A22和螺栓B23一一连接，调试液压拉伸器的加载油压，使得同一油压下每颗螺栓的伸长量与步骤二中设计预紧力F下的伸长量L′_n偏差不大于1％，此时该油压P即为标定油压；