一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种轴向拉伸加载的试验装置，尤其涉及一种硫化物应力腐蚀试验中 对试样进行轴向拉伸加载和计量的硫化物应力腐蚀开裂试验装置。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的持续高速发展，我们对于能源的需求也越来越大，目前核能、风能 等清洁能源还不能取代石油、天然气等化石能源，而H 2s是石油和天然气中最具腐蚀的有害 介质之一。伴随着含硫油气田的开发和进口高硫原油加工量的不断增加，硫化氢介质腐蚀 破坏已经渗透到石油天然气的钻采、输送和加工行业中，越来越多的碳钢和低合金钢设备、 压力容器和管道在湿硫化氢环境中发生腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂和氢致开裂，其中，硫化 物腐蚀开裂对材料的影响最大，危险系数也最高。
[0003] 针对上述状况，如今各种与石油和天然气接触的金属材料如开采设备、输送管道、 阀门等构件都需要对材料进行抗硫化物应力腐蚀开裂性能的检测。国标GB/T 4157-2006 和美标ASTM0177-2005对试验装置和试验方法都做了规定，即将试样的工作段浸入特定的 硫化物腐蚀介质环境中，并对试样施加一定的应力（应力大小根据材料的材质确定），经过 一段时间后观察试样是否断裂或工作段是否出现裂纹，以此评判材料的抗硫化物应力腐蚀 开裂性能，其中以在试样上施加恒定轴向拉伸应力的试验方式最常用。
[0004] 目前，上述在试样上施加恒定轴向拉伸应力的试验方式中，常用的试样装置主要 还是依靠恒负荷装置和应力环装置，其中，恒负荷装置主要通过砝码实现在试样上施加恒 定的拉伸载荷，应力环装置则是通过压缩应力环来在试样上产生拉伸载荷。恒负荷装置通 过砝码来控制载荷的，装置庞大，占用空间大，需要大量的砝码，搬运不便且实际控制精度 较差，尤其是砝码处在腐蚀气体中容易被腐蚀，从而极容易影响试验结果的精确性。应力环 装置目前应用较为普遍，其结构在公告号为CN101988879A的专利名称为"硫化物应力腐蚀 单轴拉伸试验的加载方法及监控系统"的中国专利文本中均有所描述，其使用时通过应力 环变形来施加载荷，每个应力环有一个特有的应力载荷与变形量的拟合曲线和关系公式， 根据材料需要施加的应力水平，计算出应力环的变形量，而后施加外力使应力环变形，通过 测量变形量来衡量施加的应力载荷大小，其往往存在以下问题：首先，上述测量变形量过程 中，实际操作时无论采用百分表还是游标卡尺测量都有误差，当采用百分表时，从理论上这 种测量就是不准确的，由于应力环底部并不固定，在应力作用下会发生变形，可这部分变形 在采用百分表测量时是测量不到的，当采用游标卡尺测量应力环变形量时，理论上这种测 量可以很准确，但实际操作起来测量误差较大，游标卡尺测量的是两点间的距离，当被测量 的两个点不在同一竖直平面上时就会产生误差，理论计算表明，当被测量两点在竖直方向 上偏移3度时，产生的测量误差为：
[0005]
【主权项】
1. 一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置，至少包括用于盛放腐蚀介质的容器（10)，所述 容器（10)内安置有待测试试样，本装置还包括布置于容器（10)两端的用于两端夹持待测 试试样以拉伸待测试试样的试样夹头，本装置还包括用于固定试样夹头的支撑架，所述试 样夹头与待测试试样同轴布置且试样夹头可沿其轴向于支撑架上作往复位移动作，其特征 在于：所述试样夹头包括直接固接待测试试样两端处的夹头部（21)和与其同轴布置的用 于与支撑架间构成配合的加载部（22);所述夹头部（21)与加载部（22)间构成铰接配合， 且两者的铰接轴轴线垂直试样夹头轴线布置。
2. 根据权利要求1所述的一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置，其特征在于：所述夹头 部（21)包括夹持待测试试样上端部的上部夹头（21a)和夹持待测试试样下端部的下部夹 头（21b)，所述上部夹头（21a)和下部夹头（21b)处的用于与相应加载部（22)配合的铰接 轴轴线彼此互为垂直布置。
3. 根据权利要求2所述的一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置，其特征在于：所述试样 夹头包括用于衔接夹头部（21)与加载部（22)的连接头（23)，连接头（23)的一端与夹头部 (21)间构成铰接配合，另一端与加载部（22)间螺纹固接。
4. 根据权利要求2或3所述的一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置，其特征在于：所述 加载部（22)为加载螺杆，加载部（22)与支撑架间构成滑动配合，加载部（22)上的相对待 测试试样所在端的另一端部处布置有用于与支撑架配合以加载或限位试样夹头的螺母部； 所述螺母部包括与其中一个试样夹头配合的加载螺母（31)以及与另一个试样夹头配合的 限位螺母（32)，所述加载螺母（31)与支撑架的相应面间夹设有便于施力的止推轴承（40)。
5. 根据权利要求4所述的一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置，其特征在于：本装置还 包括用于监测和获取试验数据的数据收集单元，所述数据收集单元包括用于监控试样夹头 施加载荷的载荷传感器（50)，所述载荷传感器（50)布置于夹头部（21)和/或加载部（22) 处。
6. 根据权利要求5所述的一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置，其特征在于：所述载荷 传感器（50)夹设于止推轴承（40)与支撑架相应配合面之间的一段加载部（22)上且分别 与上述部件间构成面抵靠配合，载荷传感器（50)为压力传感器，该载荷传感器（50)电连接 外部数控及数显部件。
7. 根据权利要求4所述的一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置，其特征在于：所述支撑 架包括基座（61)以及布置于基座（61)上的下拱体（62)，所述下拱体（62)上罩设有上拱体 (63)，上、下拱体（63、62)的半环形内腔围合形成具备圆环状内腔的上述支撑架的架体；上 拱体（63)顶部中心铅垂贯穿其顶壁布置有用于与加载部（22)配合的贯穿孔，下拱体（62) 上对应上述贯穿孔同轴布置通孔，基座(61)上的与下拱体(62)贯穿孔对应处有便于穿设 加载部（22)的一方形孔，各加载部（22)分别与相应各孔间构成滑动配合。
8. 根据权利要求7所述的一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置，其特征在于：所述基座 (61)下端面处的方孔宽度大于下拱体（62)上通孔直径，本装置还包括弧形瓦板状的弹簧 钢垫板（70);所述弹簧钢垫板（70)套设于加载部（22)上，并以内弧面朝向下拱体（62)所 在方向的布置于基座（61)的方形孔内，且该弹簧钢垫板（70)的外弧面与限位螺母（32)间 构成抵靠配合。
【专利摘要】本发明涉及一种轴向拉伸加载的试验装置，尤其涉及一种硫化物应力腐蚀开裂试验装置。本装置至少包括容器，容器内安置有待测试试样，本装置还包括布置于容器两端的试样夹头及用于固定试样夹头的支撑架，所述试样夹头与待测试试样同轴布置且试样夹头可沿其轴向于支撑架上作往复位移动作，其特征在于：所述试样夹头包括直接固接待测试试样两端处的夹头部和与其同轴布置的用于与支撑架间构成配合的加载部；所述夹头部与加载部间构成铰接配合，且两者的铰接轴轴线垂直试样夹头轴线布置。本装置可准确检测试验过程中施加的载荷，消除加载过程中在试样上形成的弯矩，进而可有效保证其试验结果的准确性，其工作可靠稳定而效率高。
【IPC分类】G01N3-56, G01N17-00, G01N3-02
【公开号】CN104697873
【申请号】CN201510100839
【发明人】张强, 陈学东, 范志超, 吕运容, 孔韦海, 胡盼
【申请人】合肥通用机械研究院, 合肥通用机械研究院特种设备检验站
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月6日