一种新型管子环焊缝试样蠕变试验装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型管子环焊缝试样蠕变试验装置，包括两组结构相同的夹头组件，夹头组件包括拉杆和夹口部件，拉杆的一端为螺纹连接轴，拉杆的另一端设有轴向的盲孔和径向的销孔A；夹口部件由两个形状相同的夹口板A和夹口板B构成，夹口板A和夹口板B的整体外轮廓均为部分圆柱体，夹口板A和夹口板B呈抱合布置，夹口板A和夹口板B位于前端相对的表面上均分别设有半圆形凸台，夹口板A和夹口板B的后端嵌装在拉杆的盲孔中，夹口板A和夹口板B上设有与销孔A位置对正的销孔B，夹口板A和夹口板B与拉杆之间采用销连接。本发明装置与现有高温蠕变试验机配合，在无需对现有设备改造的前提下可实现对耐热合金管实际环焊缝接头的蠕变性能测试，扩大了传统试验机的适用范围。
【专利说明】一种新型管子环焊缝试样蠕变试验装置
【技术领域】
[0001]本发明属于材料力学性能测试领域，具体地说，涉及一种焊接管件蠕变断裂测试的试验装置。
【背景技术】
[0002]燃煤发电是我国目前最主要的发电方式，为了节能减排，我国正在大力发展高效洁净的超超临界机组。在火电机组锅炉中有数量庞大的水冷壁管、再热器管、过热器管、省煤器管等耐高温合金管，均采用焊接工艺连接。由于超超临界机组的蒸汽温度和压力提高，使得锅炉耐高温合金管的服役环境变得极为恶劣，因此大量新型的耐热合金被采用，如T23、T92、HR3C等。然而，国内对这些新的耐热合金的长期高温性能掌握不足(特别是最薄弱的焊接接头)，机组曾发生多次焊接接头泄露事故，如国内多台机组发生了大面积的T23水冷壁管泄露，造成机组非计划停机，带来巨大的经济损失。
[0003]统计表明，耐热合金管子失效的主要形式为裂纹，裂纹多起源于管子焊接接头6点钟和12点钟位置的焊根处，为横向裂纹，从内壁沿壁厚方向和管道轴向方向向外扩展，部分裂纹已延伸至母材。为了研究该横向裂纹发生的机制，应研究焊接接头的蠕变开裂机理。然而，目前标准中的蠕变试验方法均为沿管子轴向取样，轴向拉伸导致焊缝中出现纵向裂纹，无法模拟横向裂纹产生的载荷条件，制约了横向裂纹产生机理的研究。因此，针对耐热合金管焊接接头开发一种新型蠕变试验装置具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于克服现有传统单轴蠕变试验只能沿管子轴向加载的不足，而对管子径向施加载荷，并通过设计出环形槽状结构以容纳管子环焊缝焊根处的背面余高，开发一种结构紧凑简易、使用方便灵活，并与现有试验机配合良好的环形焊接试样蠕变试验装置，针对耐热合金管环焊缝接头，利用本装置可以较为接近地模拟管子的实际受力情况。
[0005]本发明一种新型管子环焊缝试样蠕变试验装置，包括两组结构相同的夹头组件，所述夹头组件包括拉杆和夹口部件，所述拉杆的一端为螺纹连接轴，所述拉杆的另一端设有轴向的盲孔和径向的销孔A ;所述夹口部件由两个形状相同的夹口板A和夹口板B构成，夹口板A和夹口板B的整体外轮廓均为部分圆柱体，夹口板A和夹口板B呈抱合布置，夹口板A和夹口板B位于前端相对的表面上均分别设有半圆形凸台，夹口板A和夹口板B的后端嵌装在所述拉杆的盲孔中，夹口板A和夹口板B上设有与销孔A位置对正的销孔B，夹口板A和夹口板B与拉杆之间采用销连接。
[0006]进一步讲，本发明新型管子环焊缝试样蠕变试验装置，其特征在于，两组结构相同的夹头组件中的两个拉杆上的螺纹连接轴为同轴布置。
[0007]夹口板A和夹口板B上的半圆形凸台形成夹头，该夹头用于夹装和固定焊管试样。
[0008]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0009]本发明的高温焊管环形蠕变试验装置，与现有高温蠕变试验机配合，在无需对现有设备改造的前提下可实现对耐热合金管实际环焊缝接头的蠕变性能测试，扩大了传统试验机的适用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明新型管子环焊缝试样蠕变试验装置的立体图；
[0011]图2是图1所示试验装置的主视局部剖视图；
[0012]图3是图2中所示拉杆的局部剖视图；
[0013]图4-1是图2中所示夹口板14的主视图；
[0014]图4-2是图4-1所示夹口板14的俯视图。
[0015]图中:10、20_夹口组件，11,21-拉杆，12,22-销子，13、23_ 夹口板 A，14、24_ 夹口板B，15-半圆形凸台，16-盲孔，17-销孔A，18-销孔B。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。
[0017]如图1和图2所示，本发明一种新型管子环焊缝试样蠕变试验装置，包括两组结构相同的夹头组件10和20，以夹头组件10为例说明其构成，所述夹头组件10包括拉杆11和夹口部件，所述拉杆11的一端为螺纹连接轴，用以与高温蠕变试验机的高温拉杆联结；所述拉杆11的另一端设有轴向的盲孔16和径向的销孔A17，所述夹口部件由两个形状相同的夹口板A13和夹口板B14构成，每个夹口板的整体外轮廓为部分圆柱体，两个夹口板呈抱合布置，两个夹口板前端相对的表面均分别设有半圆形凸台15，夹口板A13和夹口板B14设有销孔B18，夹口板A13和夹口板B14抱合后，其后端嵌装在拉杆11的盲孔16中，销孔B18与销孔A17位置对正，夹口板A13和夹口板B14与拉杆11之间采用销12连接。
[0018]同样，夹头组件20由拉杆21、销子22、夹口板A23、夹口板B24构成。
[0019]两组结构相同的夹头组件中的两个拉杆上的螺纹连接轴为同轴布置，如图2所
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[0020]两组结构相同的夹头组件10和20中的两个夹口部件(即一侧为夹口板A13和夹口板B14，另一侧为夹口板A23和夹口板B24)抱合后，两个夹头组件10和20的前端接触后，在夹口部位形成一圆筒状的夹头，由于每个夹口板前端设有半圆形凸台15，因此，由两个半圆形凸台15形成的夹头的外表面为圆柱回转面，该夹头用于夹装和固定焊管试样。
[0021]为了减小装置体积，节省试验所占空间，本发明将两个夹头组件10、20中的两个夹口 13、14和23、24沉入拉杆11、21的盲孔中，如图2和图3所示。
[0022]安装试样时，首先，将夹头组件10的夹口 A13上的半圆形凸台与夹头组件20的夹口 23上的夹口处半圆形凸台形成抱合对正的位置形成圆形凸台，然后将焊管试样套在该凸台上，同理，将夹头组件10的夹口 B14上的半圆形凸台与夹头组件20的夹口 B24上的夹口处半圆形凸台形成抱合对正的位置形成圆形凸台，之后将夹头组件10、20分别插入拉杆11和21中，并分别通过销子12和22联结。
[0023]使用本发明新型管子环焊缝试样蠕变试验装置，首先，一个夹头组件10中的拉杆11的螺纹连接轴与试验机底端相联结并固定不动，另一个夹头组件20中的拉杆21的螺纹与试验机拉伸端相联结并施加衡载，且保证外力的作用线通过试样中心即焊缝中心(如图2中通过两个拉杆11和21轴向的点划线位置)，同时整个装置及所夹试样置于高温炉膛中。进行单轴蠕变拉伸试验时，力经过拉杆11和销子12传递至夹头中的由夹口板A13和夹口板B14构成的夹口部件；同理，反力也经过另一个夹头组件20中的拉杆21和销子22传递至夹头部件(由两个夹口板构成)。
[0024]本装置装夹试样后进行高温蠕变试验(500°C )时，试样环焊缝承受沿管子径向的拉伸载荷，可据此模拟耐热合金管环焊缝承受的结构拘束应力，观察焊根裂纹萌生和扩展行为，从而分析横向裂纹的性质。
[0025]本发明拟通过开发一种新型的环形蠕变试验装置来模拟耐热合金管焊接接头服役条件(高温、载荷、焊根缺陷等)，研究焊根处发生横向裂纹及扩展的机理，为提出改进措施提供理论与数据依据，对超超临界锅炉投产后的安全、稳定、可靠和经济运行等具有重要的意义和实用价值。
[0026]尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种新型管子环焊缝试样蠕变试验装置，包括两组结构相同的夹头组件，其特征在于， 所述夹头组件包括拉杆和夹口部件，所述拉杆的一端为螺纹连接轴，所述拉杆的另一端设有轴向的盲孔和径向的销孔A ;所述夹口部件由两个形状相同的夹口板A和夹口板B构成，夹口板A和夹口板B的整体外轮廓均为部分圆柱体，夹口板A和夹口板B呈抱合布置，夹口板A和夹口板B位于前端相对的表面上均分别设有半圆形凸台，夹口板A和夹口板B的后端嵌装在所述拉杆的盲孔中，夹口板A和夹口板B上设有与销孔A位置对正的销孔B，夹口板A和夹口板B与拉杆之间采用销连接。
2.根据权利要求1所述新型管子环焊缝试样蠕变试验装置，其特征在于，两组结构相同的夹头组件中的两个拉杆上的螺纹连接轴为同轴布置。
3.根据权利要求1或2所述新型管子环焊缝试样蠕变试验装置，其特征在于，夹口板A和夹口板B上的半圆形凸台形成夹头，该夹头用于夹装和固定焊管试样。
【文档编号】G01N3/08GK104237011SQ201410452059
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】徐连勇, 张宇, 荆洪阳, 韩永典 申请人:天津大学