一种湿硫化氢环境下的腐蚀疲劳试验装置及其试验方法_2

文档序号:9248315阅读:来源:国知局
本发明中的密闭腐蚀疲劳试验箱以及循环水槽均为透明的有机玻璃制成,耐湿硫化氢腐蚀,可以在试验过程中观测试样的变化同时不影响材料的腐蚀疲劳性能结果,保证试样腐蚀疲劳数据的精确性。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的结构示意图。
[0027]图2为本发明的密闭腐蚀环境箱的结构示意图。
[0028]图3为本发明在线取液装置的结构示意图。
[0029]图中标注符号的含义如下:
[0030]1-疲劳试验机 2-密闭腐蚀环境箱 20-上盖板 21-下底板
[0031]22-腐蚀环境筒 23-密封旋塞 3-波纹管补偿器 4_循环水系统
[0032]40-循环水槽 41-循环水入口管 410-循环水入口管阀门
[0033]42-循环水出口管 420-循环水出口管阀门 43-循环水泵
[0034]5-在线取液装置 50-溶液量取管 51-溶液量取装置
[0035]510-三通 511-橡胶球 512-取液入口阀 513-取液出口阀
[0036]6-试样 7-夹具 70-试样夹持端 8-进气管 80-进气管阀门
[0037]9-废气排气管 90-废气吸收装置 10-温度计
【具体实施方式】
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0039]如图1所示,一种湿硫化氢环境下的腐蚀疲劳试验装置,包括疲劳试验机1,该装置还包括设置在疲劳试验机I工作段的带波纹管补偿器3的密闭腐蚀环境箱2、设置在密闭腐蚀环境箱2外对其对内部腐蚀介质加热的循环水系统4以及与密闭腐蚀环境箱2连通的对其内部腐蚀介质浓度实时测量并调控的在线取液装置5 ;所述密闭腐蚀环境箱2内的试样6由与之适配的夹具7夹持,所述夹具7穿过密闭腐蚀环境箱2的上盖板20、下底板21与疲劳试验机I相连。
[0040]其中,所述试样6为不同材料和类型的棒状疲劳试样或板状疲劳试样。所述夹具7分别穿过下底板21、上盖板20与疲劳试验机I固连的一端设置为带螺纹的长杆,另一端设为试样夹持端70,所述夹持端70设为用于板状疲劳试样的U型夹持端或用于棒状疲劳试样的螺纹夹持端。
[0041]具体说来,所述夹具7包括上夹具和下夹具,上夹具的上端向上穿过上盖板20与疲劳试验机I固连的一端设置为带螺纹的长杆,上夹具的下端为设为试样夹持端70 ;下夹具的下端向下穿过下底板21与疲劳试验机I固连的一端设置为带螺纹的长杆,下夹具的上端设为试样夹持端70。
[0042]所述试样夹持端70设为用于板状疲劳试样的U型夹持端或用于棒状疲劳试样的螺纹夹持端。
[0043]如图2所示,所述密闭腐蚀环境箱2包括由上盖板20、下底板21与两端开口的腐蚀环境筒22构成的密封分体式圆筒结构,所述腐蚀环境筒22设为带法兰的有机玻璃圆筒,所述密闭腐蚀环境箱2上盖板20为有机玻璃圆形厚板,上盖板20中心设置了便于夹具7穿过的通孔,上盖板20与夹具7之间通过橡胶O型圈静密封;所述腐蚀环境筒22利用螺栓分别与上盖板20及下底板21连接,并通过橡胶O型圈实现静密封。
[0044]如图1所示,所述密闭腐蚀环境箱2的上盖板20上设置有硫化氢进气管8,进气管8上设有进气管阀门80 ;所述密闭腐蚀环境箱2的上盖板20上还设置有废气排放管9,如图3所示,所述排气管9末端连接有废气吸收装置90。
[0045]如图2所示,所述波纹管补偿器3设为带法兰的不锈钢焊接波纹管,波纹管上端法兰通过螺栓与疲劳试验机I固连,波纹管下端法兰通过螺栓固定在密闭腐蚀环境箱2的上盖板20上,并通过橡胶O型圈实现静密封;所述夹具7的固连端穿过上盖板20伸入所述波纹管补偿器3内并与疲劳试验机相连,也即所述上夹具的上端穿过上盖板20伸入所述波纹管补偿器3内并与疲劳试验机相连。
[0046]如图1所示,所述循环水系统4包括在循环水槽40上安装的循环水入口管41,循环水出口管42以及连通二者的循环水泵43,循环水入口管41上设有循环水入口阀门410,循环水出口管42上设有循环水出口阀门420 ;自所述循环水出口管42流出的水经外部加热装置加热后流经循环水泵43返回至循环水入口管41进而进入循环水槽40中从而构成循环水系统4 ;所述循环水槽40设为有机玻璃材质的圆筒体,所述循环水槽40与密闭腐蚀环境箱2的下底板21通过螺纹固定连接、并通过橡胶垫圈防止循环水泄露。
[0047]如图3所示,所述在线取液装置5包括在所述密闭腐蚀环境箱2上盖板20设置的溶液量取管50,所述溶液量取管50的输出端与溶液量取装置51相连;所述溶液量取装置51包括三通510、橡皮管及橡胶球511,所述三通510 —端通过橡皮管与溶液量取管50连接,橡皮管与溶液量取管50之间设有取液入口阀512,一端作为由取液出口阀513控制的腐蚀介质出口,另外一端连接橡胶球511 ;所述在线取液装置5通过调整两侧取液入口阀512和取液出口阀513的开闭并结合橡胶球511来实现腐蚀疲劳试验过程中腐蚀溶液的在线量取。
[0048]所述密闭腐蚀环境箱2上盖板20穿设有测量腐蚀介质温度的温度计10。
[0049]一种湿硫化氢环境下的腐蚀疲劳试验装置的试验方法,其具体步骤如下:
[0050]①控制试验温度:调节循环水入口阀门410的开度,保证流量,测量腐蚀介质的温度并控制在O?(80±2)°C ;
[0051]②控制试验中腐蚀介质硫化氢的浓度:首先打开进气管8上的进气管阀门80,向密闭腐蚀环境箱2中通入硫化氢;待硫化氢通入一段时间后(由工作人员根据现场实际情况掌握),打开取液出口阀501,挤压橡胶球511以排除其中的气体,随后关闭取液出口阀513,打开取液入口阀512,释放橡胶球511,将密闭腐蚀环境箱2中的腐蚀介质经三通510暂时储存在橡胶球511中,最后关闭取液入口阀512,打开取液出口阀513,挤压橡胶球511将待测量的腐蚀介质排放到特定容器中进行介质浓度测量,根据介质浓度测量结果调节进气管阀门80控制进气量,使硫化氢浓度到达试验所需值;
[0052]③腐蚀疲劳试验:保证在线取液装置5中取液入口阀512及取液出口阀513保持关闭状态,开始进行试样6在湿硫化氢环境下的腐蚀疲劳试验。
[0053]下面结合附图对本装置的工作过程做进一步详细的说明。
[0054](I)试样形式
[0055]在湿硫化氢腐蚀环境下的腐蚀疲劳试验中,试样6的形式根据板材或棒材可为平板疲劳试样或者棒状疲劳试样,然后选取适配的夹具7进行相应的疲劳试验即可。
[0056](2)腐蚀溶液调配
[0057]根据《NACETM0284-2003管道压力容器抗氢致开裂钢性能评价的试验方法》配制标准A类溶液。
[0058](3)试样预处理
[0059]进行腐蚀疲劳试验之前,将试样6浸泡在丙酮中一段时间以去除试样6表面油污,然后用水磨砂纸将试样6标距段以及过渡段逐级打磨并抛光,再用丙酮去油,无水乙醇清洗,冷风吹干。
[0060](4)湿硫化氢环境下的腐蚀疲劳测试
[0061]首先,连接两端开口的腐蚀环境筒22及下底板21,通过夹具7夹持试样6,夹具7 (此时即下夹具)穿过下底板21安装在疲劳试验机I上,通过密封旋塞23及O型圈保证夹具7与下底板21之间静密封,夹具7与疲劳试验机I固连的一端设置为带螺纹的长杆;再将腐蚀溶液倒入密闭腐蚀环境箱2中,没过试样标距段;
[0062]接着,利用紧固螺栓、垫片及螺母固定连接上盖板20,使腐蚀环境筒22与上盖板20、下底板21构成密闭体系,夹具7(此时即上夹具)向上穿过上盖板20伸出在密闭体系外侧;
[0063]然后,在密闭腐蚀环境箱2的下底板21上螺纹外套设循环水槽40,并通过橡胶垫圈防止循环水槽40泄露保证密封;再在密闭腐蚀环境箱2上盖板20上固定安装波纹管补偿器3,其中,波纹管上端法兰与疲劳试验机I相
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