溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统及方法

本发明涉及极端环境下的材料腐蚀疲劳试验测试领域，更具体而言，涉及一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统、以及使用该一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统进行疲劳试验的方法。

背景技术：

在石油化工、电力领域服役的工程材料与结构不仅承受着交变载荷，同时也受服役环境的腐蚀作用，常常会发生腐蚀疲劳破坏。为保证其结构完整性，需要测试其环境疲劳性能。例如，随着电力需求日趋紧张，汽轮机转速不断提高，造成汽轮机末级长叶片在极端环境下承受着交变载荷次数增加，叶片发生腐蚀疲劳破环的风险显著提高。

为了设计和制造安全可靠的叶片，评估其腐蚀疲劳寿命，亟需在实验室中模拟叶片服役工况来获得材料和结构的环境疲劳数据，开展此项研究有必要开发一套能开展低氧饱和湿蒸汽环境以及盐水环境条件下的疲劳试验系统。

值得注意的是，随着测试时间的延长，试验系统中的溶氧量会发生变化，如果环境介质中溶氧量过高，会加速材料的氧化腐蚀失效，无法准确获取材料实际服役环境下的性能。不可靠的测试数据会给工程结构设计造成误判，导致设计结构过于庞大，造成不必要的浪费。因此，试验系统中对溶氧量的实时监测和在线智能控制非常重要，需要确保材料时刻都是在设定溶氧量值以下的环境中测试，才能精准获取材料实际服役工况数据，为企业设计部门提供指导。

现有技术中，专利文献1公开了一种全自动锅炉给水加氧装置，专利文献2公开了核电厂疲劳监测和寿命评估系统的疲劳评价方法，两者虽然都提供了可以调节水中溶氧量的装置，但不能满足降低溶氧量的要求，无法实现动态监测与调整。专利文献3公开了高温蒸汽环境下的高频疲劳寿命试验系统及试验方法，但是不能动态监测和调整溶液中的含氧量，因此不能进行超长寿命环境疲劳试验；若进行长时间的测试，由于溶氧量无法实时监测和自动调整，测试结果和真实值会有较大偏差，数据无法直接应用。为了解决工业需求，亟需设计一套溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：中国专利公开cn108693819a

专利文献2：中国专利公开cn111312414a

专利文献3：中国专利公开cn103954514a

技术实现要素：

本发明是鉴于现有技术中存在的技术问题而完成的发明，其目的是提供一种溶液氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，该试验系统可实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求。

本发明的另一个目的是提供一种溶液氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验方法，通过该试验方法可以实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求。

为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案。

〔1〕一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其包括：溶氧量动态智能控制装置、疲劳试验测试装置、以及用于向上述疲劳试验测试装置供给环境介质的供给路径和用于回收环境介质的回收路径，

上述溶氧量动态智能控制装置包括储液箱、氮气钢瓶、真空泵、压力表、回流槽、溶氧量检测单元、电磁阀和计算机控制平台，

上述疲劳试验测试装置包括高频疲劳试验机、试验机控制柜和环境箱，

上述环境箱的进口通过上述供给路径与上述储液箱的供液端口连接，出口通过上述回收路径与上述回流槽连接，

在上述供给路径中设有离心泵和加热器，在上述回收路径中设有冷凝器，

上述溶氧量动态智能控制装置通过计算机控制平台动态监测和控制储液箱中的环境介质的溶氧量，当上述环境介质的溶氧量达到预定值时，启动上述离心泵将该环境介质输送至上述疲劳试验测试装置的上述环境箱内，然后通过上述冷凝器将上述环境介质冷却后，回收至上述回流槽。

〔2〕如〔1〕所述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，在上述储液箱的箱盖上设有进气端口、出气端口、抽真空端口及上述压力表，在上述储液箱的上侧部设有进液端口，在上述储液箱的底部设有向上述溶氧量检测单元供给环境介质的排出端口和向上述环境箱供给环境介质的供液端口，在各端口处设有用于控制流体流动的电磁阀，在上述冷凝器和上述回流槽之间设有用于控制流体流动的电磁阀。

〔3〕如〔2〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述进气端口通过进气电磁阀连接至上述氮气钢瓶，由上述氮气钢瓶向上述储液箱底部通入氮气，

上述出气端口通过放空电磁阀连接至大气，上述放空电磁阀为单向阀、且用于从储液箱向外部排气，

上述抽真空端口通过抽真空电磁阀连接至上述真空泵，利用上述真空泵将储液箱抽至负压，排出残留空气。

上述进液端口连接环境介质供给源和上述溶氧量检测单元。

〔4〕如〔1〕或〔2〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述溶氧量检测单元包括液体收集器、溶氧量检测容器和溶氧仪，

上述液体收集器的一侧连接至上述储液箱的一个排出端口，另一侧连接至上述溶氧量检测容器，在上述液体收集器上还设有气球，用于初次测量前排出该溶液收集器内残留的气体，

在上述溶氧量检测容器内安装上述溶氧仪，由上述溶氧仪对上述溶氧量检测容器内的收集液进行溶氧量的测量，

溶氧仪信号输出端连接至上述计算机控制平台，将测得的溶氧量数值发送至上述计算机控制平台，实现溶氧量的动态智能控制。

〔5〕如〔4〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述溶氧仪通过螺纹连接方式安装在上述溶氧量检测容器内，在上述溶氧仪和上述溶氧量检测容器之间通过橡胶垫片密封；

在检测溶氧量时，使上述溶氧量检测容器内充满液体，并确保上述溶氧仪的探头完全浸没在液体中。

〔6〕如〔4〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述超长寿命环境疲劳试验系统中的连接处均用橡胶密封垫密封连接，在疲劳试验开始后，整个系统处于完全与大气隔离的密封状态。

〔7〕如〔1〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述高频疲劳试验机包括：底座、垂直地设置固定在上述底座上的多根立柱、安装在上述立柱的上部的横梁、安装在上述横梁上的激振装置、连接在上述激振装置下方的载荷传递装置、以及安装在上述载荷传递装置下端的上夹头和安装在上述底座上的下夹头，

上述环境箱位于上述上夹头和上述下夹头之间、且固定在上述立柱上，在上述环境箱的上下端面设有供试样穿过的试样安装孔，上述试样的上下两端分别与上述上夹头和上述下夹头连接，并且上述试样及上述试样安装孔之间通过橡胶垫圈密封连接。

〔8〕一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验方法，其为使用上述〔1〕～〔7〕中任一项上述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统进行疲劳试验的方法，包括如下步骤：

第一步：打开相应电磁阀，使得由储液箱、离心泵、加热器、环境箱、冷凝器和回流槽构成的第一回路及由储液箱、氮气钢瓶、真空泵、溶氧量检测单元构成的第二回路完全连通，开启上述真空泵抽尽试验系统内残留的空气，待压力降低至理想值后，自动关闭上述真空泵和上述第一回路，打开上述储液箱的进液端口处的电磁阀向储液箱中注入环境介质至理想液位；

第二步：打开上述氮气钢瓶的减压阀，调节压力至理想值，打开上述储液箱的进气端口和出气端口，通过调节在上述进气端口处设置的进气电磁阀和上述出气端口处设置的放空电磁阀使试验系统内的气压维持平衡；

第三步：打开上述储液箱的与溶氧量检测单元连接的排出端口处的电磁阀，使环境介质进入上述溶氧量检测单元的液体收集器，同时挤压气球，使得溶氧量检测容器中充满环境介质；

第四步：开启上述溶氧仪，对上述溶氧量检测容器中的环境介质的溶氧量进行动态监测，由上述溶氧仪将检测数据发送至计算机控制平台，当环境介质的溶氧量在规定值的50％以下时，待溶氧量稳定后进入第五步；当环境介质的溶氧量大于规定值的50％时，则使环境介质流入上述储液箱，上述储液箱压力会自动调节，继续通入氮气进行除氧，直到环境介质的溶氧量达到规定值的50％以下；

第五步：上述氮气钢瓶的减压阀自动关闭，接着上述第一回路中的与上述储液箱的排出端口连接的电磁阀自动开启，并启动上述离心泵将溶氧量在规定值的50％以下的环境介质输送至上述环境箱内；

第六步：待上述环境箱内的环境介质稳定后，通过与高频疲劳试验机连接的试验机控制柜设置疲劳试验参数，并开启上述高频疲劳试验机；

第七步：在疲劳试验开始后，如果试验系统中的溶氧量大于规定值的50％，则第一回路继续开启，同时第二回路中氮气钢瓶的减压阀自动开启，向上述储液箱中通入氮气，该储液箱的压力会自动调节，进行除氧，当环境介质的溶氧量达到规定值的50％以下时，上述氮气钢瓶的减压阀自动关闭。

〔9〕如〔8〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验方法，其中，在上述第五步中，通过设置在上述离心泵和上述环境箱之间的加热器将环境介质加热至规定温度或加热以形成蒸汽，将加热后的环境介质或其蒸汽供给至上述环境箱。

〔10〕如〔8〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验方法，还包括第八步：从上述疲劳试验机控制柜所连接的电脑上获取试验数据，绘制疲劳s-n曲线。

技术效果

本发明的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统可实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求。

本发明的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验方法可实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求，并且试验方法简单，可操作性强。

本发明的其他方面、特征和有益效果会在以下详细说明中变得显而易见。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统的示意结构图。

图2是本发明的一实施方式的溶氧量动态智能控制装置的示意结构图。

图3是本发明的实施例的溶氧量监测结果图。

图4是本发明的实施例的环境疲劳试验的疲劳s-n曲线图。

符号说明

1……溶氧量动态智能控制装置、2……离心泵、3……流量控制阀、4……加热器、5……冷凝器、6……下夹头、7……环境箱、8……热电偶测温管、9……上夹头、10……横梁、11……激振装置、12……载荷传递装置、13……试样、14……排液阀、15……底座、16……试验机控制柜；101……氮气钢瓶、102……压力表、103……减压阀、104……真空泵、105……回流槽、106……电磁阀(球阀)、107……排液阀、108……供液电磁阀(动力阀)、109……储液箱、110……供液电磁阀(动力阀)、111……液体收集器、112……排液阀、113……气球、114……溶氧量检测容器、115……计算机控制平台、116……溶氧仪、117……旋拧阀、118……进液端电磁阀(球阀)、119……放空电磁阀(单向阀)、120……进气电磁阀(球阀)、121……压力表、122……抽真空电磁阀(球阀)。

具体实施方式

以下结合优选的实施方式说明本发明的技术特征，这旨在说明本发明而不是限制本发明。附图被大大简化以用于进行说明，但不一定按比例绘制。

应当了解，本领域的技术人员可以在以下所示的实施方式及实施例的基础上进行各种显而易见的修改、变型、等效替换，并且在不相矛盾的前提下，在以下所描述的不同实施方式中的技术特征可以任意组合，而这些都落在本发明的保护范围之内。

〔超长寿命环境疲劳试验系统〕

参照图1和图2来说明本发明的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统(以下也简称为“超长寿命环境疲劳试验系统”或“试验系统”)。图1是本发明的一实施方式的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统的示意结构图。图2是本发明的一实施方式的溶氧量动态智能控制装置的示意结构图。

根据本发明的一优选实施方式，如图1所示，本发明的超长寿命环境疲劳试验系统包括溶氧量动态智能控制装置1、疲劳试验测试装置、以及用于向上述疲劳试验测试装置供给环境介质的供给路径和用于回收环境介质的回收路径。

上述溶氧量动态智能控制装置1，如图2所示，包括储液箱109、氮气钢瓶101、真空泵104、压力表121、溶氧量检测单元、回流槽105、电磁阀、和计算机控制平台115。

上述疲劳试验测试装置包括高频疲劳试验机、试验机控制柜和环境箱7。

在供给路径中设有离心泵2和加热器4，以及根据需要设置的流量控制阀3。通过离心泵2将溶氧量符合要求的环境介质输送至环境箱7内。加热器4优选设置在离心泵2和环境箱7之间，通过加热器4可以将环境介质加热至规定温度或加热以形成蒸汽，由此可将加热后的环境介质或其蒸汽供给至环境箱7内。此外，在设有流量控制阀3的情况下，该流量控制阀3使用能基于计算机信号进行调控的电磁阀。

在回收路径中设有冷凝器5，通过该冷凝器5将从环境箱7排出的环境介质或其蒸汽冷却/冷凝后，回收至回流槽105中。

环境箱7的进口通过供给路径与储液箱109的供液端口连接，出口通过回收路径与回流槽105连接。

在一些优选的实施方式中，在储液箱109的箱盖上设有进气端口、出气端口、抽真空端口及压力表121，在储液箱109的上部侧设有进液端口，在储液箱109的底部设有向上述溶氧量检测单元供给环境介质的排出端口和向环境箱7供给环境介质的供液端口，在各端口处设有用于控制流体(例如液体和/或气体)流动的电磁阀。此外，在冷凝器5和回流槽105之间也设有用于控制流体流动的电磁阀。

进一步而言，上述进气端口通过进气电磁阀120连接至氮气钢瓶101，由氮气钢瓶101向储液箱109底部通入氮气。上述出气端口通过放空电磁阀119连接至大气，该放空电磁阀为单向阀、且用于从储液箱109向外部排气。上述抽真空端口通过抽真空电磁阀122连接至真空泵104，利用真空泵104将储液箱109抽至负压，排出残留空气。上述进液端口经由进液端电磁阀118连接至环境介质供给源及上述溶氧量检测单元。

另外，在储液箱109的一个排出端口处设置供液电磁阀108以控制向环境箱7供给环境介质，在另一排出端口处设置供液电磁阀110以控制向上述溶氧量检测单元供给环境介质。这里，供液电磁阀108和供液电磁阀110为动力阀，用于控制环境介质的供给。

在一些优选的实施方式中，在环境介质供给源侧设有用于控制环境介质供给的旋拧阀117，该旋拧阀117为电磁阀。

在一些优选的实施方式中，上述回流槽105设置在抽真空电磁阀122和真空泵104之间，用于回收经冷凝器5冷凝/冷却的环境介质。在回流槽105的上部侧设有电磁阀106，该电磁阀为球阀，用于控制回流槽与环境箱之间的流体连通。在回流槽105的底部可以设置排泄阀107，用于将冷凝后的环境介质排出。

在一些优选的实施方式中，上述溶氧量检测单元包括液体收集器111、溶氧量检测容器114和溶氧仪116。上述液体收集器111的一侧通过供液电磁阀110连接至储液箱的一个排出端口，另一侧连接至溶氧量检测容器114，在该液体收集器111上还设有气球113，用于初次测量前排出该溶液收集器111内残留的气体。此外，在液体收集器111上还可以设置排液阀112，用于在试验后将液体收集器内的液体排出。在溶氧量检测容器114内安装上述溶氧仪116，由溶氧仪116对溶氧量检测容器114内的收集液进行溶氧量的测量。溶氧仪信号输出端连接至上述计算机控制平台115，将测得的溶氧量数值发送至上述计算机控制平台115，实现溶氧量的动态智能监测和控制。

上述溶氧仪116优选通过螺纹连接方式安装在溶氧量检测容器114内，在上述溶氧仪116和上述溶氧量检测容器114之间优选通过橡胶垫片密封，特别优选使用硅胶垫片。在检测溶氧量时，优选使溶氧量检测容器114内充满液体，并确保溶氧仪的探头完全浸没在液体中。

本发明的超长寿命环境疲劳试验系统中，优选各构成部件的连接处均用橡胶密封垫密封连接，特别优选用硅胶密封垫密封连接，在疲劳试验开始后，整个系统处于完全与大气隔离的密封状态，由此可以避免空气中的氧混入系统。

本发明的超长寿命环境疲劳试验系统中涉及的构成部件，如氮气钢瓶的减压阀103、离心泵2、流量控制阀3、加热器4，以及使用的电磁阀，如电磁阀106、供液电磁阀108、供液电磁阀110、旋拧阀117、进液端电磁阀118、放空电磁阀119、进气电磁阀120和抽真空电磁阀122等可以基于计算机控制平台115反馈的电信号实现自动开启和关闭，以实现完全在线智能调控。

在一些优选的实施方式中，上述疲劳试验测试装置包括高频疲劳试验机、试验机控制柜和环境箱7，其中高频疲劳试验机包括：底座15、垂直地设置固定在底座15上的多根立柱、安装在立柱的上部的横梁10、安装在横梁10上的激振装置11、连接在激振装置11下方的载荷传递装置12、以及安装在上述载荷传递装置12下端的上夹头9和安装在上述底座15上的下夹头6。上述环境箱7位于上夹头9和下夹头6之间、且固定在上述立柱上，在环境箱7的上下端面设有供试样13穿过的试样安装孔，试样13的上下两端分别与上夹头9和下夹头6连接，并且试样13及上述试样安装孔之间通过橡胶垫圈密封连接。上述高频疲劳试验机还可设有热电偶测温管8，用于测定环境箱内7的环境介质的温度。

通过使用上述构成的疲劳试验测试装置，可以将试样密封在环境介质中，从而可以模拟在环境介质的环境条件下的各种疲劳试验，例如可以开展低氧饱和湿蒸汽环境下的疲劳试验、和/或低氧饱和盐水环境条件下的腐蚀疲劳试验等。

作为本发明的超长寿命环境疲劳试验系统中使用的环境介质，可根据所模拟环境工况而定，例如可以使用水，优选使用去离子水；也可以使用不同浓度的溶液，在模拟海水环境时，可使用不同浓度(例如1～5质量％)的氯化钠溶液，在模拟高温盐雾环境时，可将氯化钠溶液加热至不同温度(例如100℃)等。因此，本发明的超长寿命环境疲劳试验系统可适用于各种复杂试验条件下的低溶氧量的监测和控制。通过与高频疲劳试验机等结合，可以准确获取材料实际服役环境下疲劳数据。

此外，根据本发明的超长寿命环境疲劳试验系统，环境箱中的环境介质可以根据试验要求调配和更换，同时也可以调节加热器温度，实现环境箱中不同温度的环境介质，可为结构在腐蚀环境下的疲劳设计和验证提供技术支撑。

上述溶氧量动态智能控制装置通过计算机控制平台动态监测和控制储液箱中的环境介质的溶氧量，当上述环境介质的溶氧量达到预定值时，计算机控制平台发出信号启动上述离心泵将该环境介质输送至上述疲劳试验测试装置的环境箱内，然后通过上述冷凝器将上述环境介质冷却后，回收至回流槽。由此能够可实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求。

上述溶氧量的预定值可以是环境介质溶氧量的规定值，但优选为规定值的80％以下，更优选为规定值的50％以下。为了确保环境试验时的环境介质溶氧量始终保持在规定值以下，特别优选将上述预定值设定为规定值的50％。

此外，本发明的超长寿命环境疲劳试验系统可以接入任何对溶氧量有严格要求的试验系统，不局限于疲劳试验测试系统，安装方便，测试方法简单，可操作性强。

〔超长寿命环境疲劳试验方法〕

以下，参照图1～图2来详细说明本发明的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验方法(也简称为“超长寿命环境疲劳试验方法”或“试验方法”)。

本发明的试验方法是使用本发明的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统进行疲劳试验的方法，包括如下步骤：

第一步：打开相应电磁阀(106、108、110、118、122)，使得由储液箱109、离心泵2、加热器4、环境箱7、冷凝器5和回流槽105构成的第一回路及由储液箱109、氮气钢瓶101、真空泵104、溶氧量检测单元构成的第二回路完全连通，开启真空泵104抽尽试验系统内残留的空气，待压力降低至理想值(例如0～0.1mpa)后，自动关闭真空泵104及上述第一回路，打开旋拧阀117及上述储液箱109的进液端口处的进液端电磁阀118向储液箱109中注入环境介质至理想液位，优选使环境介质充满储液箱109，然后关闭旋拧阀117。

第二步：打开氮气钢瓶101的减压阀103，调节压力至理想值，打开储液箱109的进气端口和出气端口，通过调节在上述进气端口处设置的进气电磁阀120和上述出气端口处设置的放空电磁阀119使试验系统内的气压维持在0.2～0.4mpa之间，持续除去环境介质中的氧。

第三步：打开储液箱109的与溶氧量检测单元连接的排出端口处的供液电磁阀110，使环境介质进入上述溶氧量检测单元的液体收集器111，同时挤压气球113，使得溶氧量检测容器114中充满环境介质。

第四步：开启溶氧仪116，对上述溶氧量检测容器114中的环境介质的溶氧量进行动态监测，由上述溶氧仪114将检测数据发送至计算机控制平台115，当环境介质的溶氧量在规定值的50％以下时，待溶氧量稳定后进入第五步；当环境介质的溶氧量大于规定值的50％时，则使环境介质流入上述储液箱109，上述储液箱压力会自动调节，继续通入氮气进行除氧，直到环境介质的溶氧量达到规定值的50％以下；其中，通过计算机控制平台115持续监控并记录系统中溶氧量，可以设定每隔一定时间间隔计测一次溶氧量数值，例如可以将时间间隔设定1～30分钟，优选设定为5～20分钟，例如可以设定为1分钟、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟等。

第五步：上述氮气钢瓶101的减压阀103自动关闭，接着上述第一回路中的与上述储液箱109的排出端口连接的供液电磁阀108自动开启，通过上述离心泵2将溶氧量在规定值的50％以下的环境介质输送至上述环境箱7内。

第六步：待上述环境箱7内的环境介质稳定后，通过与高频疲劳试验机连接的试验机控制柜16设置疲劳试验参数，并开启上述高频疲劳试验机；其中，为了使环境箱7内的环境介质达到稳定，优选向环境箱内持续供给环境介质10～30分钟，待热电偶测温管的数值平稳，试样受热均匀后，开始疲劳试验。

第七步：在疲劳试验开始后，如果试验系统中的溶氧量大于规定值的50％，则第一回路继续开启，同时第二回路中氮气钢瓶101的减压阀103自动开启，向上述储液箱109中通入氮气，该储液箱109的压力会自动调节，进行除氧，当环境介质的溶氧量达到规定值的50％以下时，上述氮气钢瓶101的减压阀103自动关闭。由此，可以实时地监测试验系统内的环境介质的溶氧量，并实时地调整环境介质的溶氧量，以确保试验系统内的环境介质的溶氧量始终达到试验要求。

在一些优选的实施方式中，在上述第五步中，通过设置在上述离心泵和上述环境箱之间的加热器将环境介质加热至规定温度或加热以形成蒸汽，将加热后的环境介质或其蒸汽供给至上述环境箱。由此，可以实现环境箱中不同温度的环境介质，可为结构在腐蚀环境下的疲劳设计和验证提供技术支撑。

本发明的超长寿命环境疲劳试验方法优选还包括第八步：从上述疲劳试验机控制柜所连接的电脑上获取试验数据，绘制疲劳s-n曲线。

本发明的超长寿命环境疲劳试验方法可实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求，并且试验方法简单，可操作性强。

实施例

以下，通过具体的实施例来进一步说明本发明的特征及有益的效果。应当理解，该实施例只是例示，并不意图限定本发明的保护范围。

为测试汽轮机末级叶片材料的高温环境疲劳性能，需要搭建蒸汽供应装置模拟真实叶片工况，试验系统结构图如附图1、2所示。本实施例的实施对象为汽轮机叶片材料15cr沉淀硬化不锈钢材料，其服役环境为100℃的低氧饱和湿蒸汽，溶氧量要求低于0.8mg/l，即、溶氧量的规定值为0.8mg/l。以下为使用本发明的试验系统在100℃的低氧饱和湿蒸汽环境下进行高频疲劳试验的方法。本实施例中使用去离子水作为环境介质。

首先，打开电磁阀106、供液电磁阀108、供液电磁阀110、进液端电磁阀118和抽真空电磁阀122，使得由储液箱109、离心泵2、加热器4、环境箱7、冷凝器5和回流槽105构成的第一回路及由储液箱109、氮气钢瓶101、真空泵104、溶氧量检测单元构成的第二回路完全连通，开启真空泵104抽尽试验系统内残留的空气，待压力降低至0mpa以下，自动关闭真空泵104及电磁阀106、供液电磁阀108，同时打开旋拧阀117及进液端电磁阀118向储液箱109中注入去离子水，使去离子水充满储液箱109，然后关闭旋拧阀117。

接着，打开氮气钢瓶101的减压阀103，调节压力至理想值，打开储液箱109的进气端口和出气端口，通过调节进气电磁阀120和放空电磁阀119使试验系统内的气压维持在0.2～0.4mpa之间，持续除去去离子水中的氧。

接着，打开供液电磁阀110，使去离子水进入液体收集器111，同时挤压气球113，使得溶氧量检测容器114中充满去离子水。

接着，开启溶氧仪116，对溶氧量检测容器114中的去离子水的溶氧量进行动态监测，每隔10分钟计测一次溶氧量数值，由溶氧仪114将检测数据发送至计算机控制平台115，当去离子水的溶氧量在0.4mg/l以下时，待溶氧量稳定后进入下一步；当去离子水的溶氧量大于0.4mg/l时，则使去离子水流入储液箱109，储液箱压力会自动调节，继续通入氮气进行除氧，直到去离子水的溶氧量达到0.4mg/l以下。

接着，当去离子水的溶氧量在0.4mg/l以下时，氮气钢瓶101的减压阀103自动关闭，接着供液电磁阀108自动开启，通过离心泵2向环境箱7输送溶氧量在0.4mg/l以下的去离子水。在去离子水进入环境箱7之前，利用加热器4将去离子水加热至100℃以形成湿蒸汽。

接着，向环境箱7内持续供应去离子水的湿蒸汽约30分钟，待湿蒸汽环境稳定后，通过试验机控制柜16设置疲劳试验参数，并开启高频疲劳试验机进行疲劳试验。

接着，在疲劳试验开始后，如果试验系统中的溶氧量大于0.4mg/l，则第一回路继续开启，同时第二回路中氮气钢瓶101的减压阀103自动开启，向储液箱109中通入氮气，该储液箱109的压力会自动调节，进行除氧，当去离子水的溶氧量达到0.4mg/l以下时，氮气钢瓶101的减压阀103自动关闭。

本实施例中使用本发明的试验系统在100℃的低氧饱和湿蒸汽环境下进行高频疲劳试验的溶氧量监测结果示于图3中。从图3中可以看出疲劳试验机开启后，整个试验系统内的溶氧量被精确控制在0.4mg/l左右，不会超过0.8mg/l，严格保证了疲劳试验数据的可靠性。

从试验机控制柜连接的电脑上获取环境疲劳试验数据，绘制疲劳s-n曲线(不同应力水平下对应的循环失效周次)，如附图4所示。整个试验过程即为每次给试样施加低于试样材料规定屈服极限的应力值，来获取试样的循环失效周次。图4中r为应力比(试样循环加载时的最小荷载与最大载荷之比)，r＝0.7即为本次疲劳试验给试样加载的最大最小载荷均为拉应力；归一化参数为施加给试样应力值与试样材料规定屈服极限的比值。由图4可以看出，通过使用本发明的试验系统，可以在100℃的低氧饱和湿蒸汽环境下进行多达10⁸循环次数(168小时)的长时间疲劳试验，由此可提供准确的超长寿命环境疲劳试验数据。

本发明的试验系统不局限于一种腐蚀介质环境疲劳测试。若环境箱中不是蒸汽，换成其他腐蚀溶液(如盐水)，依旧可以完成腐蚀介质环境疲劳试验。具体实施方式的设计思想和连接方式与低氧饱和湿蒸汽基本一致。

最后，应当理解，上述实施方式的说明在所有方面均为例示，不构成对本发明的限制，在不背离本发明的精神的范围内可进行各种改进。本发明的范围是由权利要求书来表示的，而不是由上述实施方式或实施例来表示的。本发明的范围包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。

工业上的可利用性

本发明的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统可实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求，并且试验方法简单，可操作性强，可用于材料或结构在各种试验条件下的低溶氧量长寿命疲劳试验，为结构的疲劳设计和验证提供技术支撑。