[发明专利]金属材料拉伸试验机及其制造方法

说明书

本发明涉及一种在高压氢气环境下进行拉伸试验的金属材料拉伸试验机及其制造方法，包括高压氢气环境的容器、拉伸样拉伸装置、与拉杆连接的常规拉伸实验机组成，容器与氢气接触的部分均使用抗氢腐蚀作用材料S31603或HR‑3不锈钢制作，其余部件使用抗氢腐蚀作用的30CrMoA合金结构钢材料制作，容器的密封选择氟橡胶“O”型圈密封,整个容器具有在高压氢气环境抗氢气腐蚀的能力，使用热装装配方法将筒体内衬装配进筒体、将密封头内芯装配进密封头外箍，装配前，两装配件配合公差为H7/p6过盈公差，确保筒体内衬与外筒，密封头内芯与密封头外箍紧密结合，设计一种T型槽设计结构，实现拉伸样快速安装，使用拉杆以螺纹形式连接到常规拉伸实验机上，实现拉伸试验功能。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，尤其涉及一种在高压氢气环境下进行拉伸试验的金属材料拉伸试验机及其制造方法。

背景技术

氢气作为一种新型能源，正在被世界各个国家开发利用。而且氢气的储存、使用不可避免的会应用到很多金属材料。但氢气对金属是有腐蚀的，氢作为元素周期表上的第一号元素，氢原子半径非常小，氢气能够穿过大部分肉眼看不到的微孔。特别是在高压环境下，气相中的氢以氢原子形式渗入金属基体当中，初期容易积聚在金属机体内微裂纹处，导致微裂纹快速扩展成开裂缺陷，严重时氢与钢中的碳结合生成甲烷，造成钢表层脱碳，使钢性能降低，最终也会导致金属产生开裂缺陷。在高压环境下，金属一旦发生开裂，就会发生很严重的事故。为此，在制作与高压氢气接触的金属材料产品时，都要验证产品使用金属材料在高压氢气环境下的拉伸性能。这就需要一种高压氢气环境下金属材料拉伸试验机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种采用抗氢腐蚀的高压氢气环境容器模拟金属材料所处氢气环境，同时将该容器与拉伸装置通过拉杆以螺纹连接形式结合到一起，制成能够在高压氢气环境下进行金属材料拉伸试验的金属材料拉伸试验机及其制造方法，通过这样的设备对金属材料进行拉伸试验，验证金属材料在高温氢气环境下能否满足使用要求。

本发明的目的是这样实现的：

一种金属材料拉伸试验机，包括具有高压氢气环境的带有上端口和下端口的容器、伸入到容器中的拉伸样拉伸装置；

在容器内与氢气接触的部分设置有容器内衬，容器的上端口通过螺纹连接有螺纹堵块，在螺纹堵块下面设置有封堵在带有容器内衬的容器上端口上的密封塞，螺纹堵块靠与容器的上端口的螺纹连接压住密封塞，在密封塞与容器内衬之间还设置有第一氟橡胶O型密封圈；

在容器的下端口上封堵有密封头内芯，密封头内芯热套内衬于密封头外箍中，密封头外箍通过分瓣卡箍与容器下端卡紧在一起，在密封头内芯与容器下端口的容器内衬之间设置有第二氟橡胶O型密封圈，形成一个盛装高压氢气的密闭容器；

在容器中设置有处于高压氢环境下的拉伸样拉伸装置，拉伸样拉伸装置包括安装拉伸样的装卡工装、将装卡工装固定在容器内的支撑套、连接拉伸样的拉杆，拉杆穿过密封头内芯并通过其下端以螺纹连接形式与拉伸实验机相连接，拉杆的上端连接拉伸样的下端，拉伸样的上端连接装卡工装，拉伸样与装卡工装之间采用T型槽形式连接，装卡工装安装在在支撑套上部的凹坑处，拉伸试验机下拉拉杆，进而拉动拉伸样下移，支撑套阻止拉伸样下移，最终将拉伸样拉断达到试验目的。

所述装卡工装的T型槽以及支撑套的侧面均为开口状，拉杆上端与拉伸试样连接后均通过所述T型槽、支撑套的侧面开口进入到T型槽和支撑套中，拉伸试样的上端T型结构安装在装卡工装下端的T型槽中，拉杆的上端也带有T型槽，拉伸试样的下端T型结构安装在拉杆上端的T型槽中，同时装卡工装落座在支撑套上部凹坑处。

所述T型槽设计参数如下：若试样中间圆柱段直径为d，则T型槽上部开口宽度n＝d+1(mm)；若试样两端端部圆柱段直径为D，则T型槽下部槽口宽度m＝D+1(mm)。