适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及材料力学性能测试与表征技术领域，具体的是一种适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置。
【背景技术】
[0002]在工程中，材料的拉伸力学性能指标在工程设计、检验检测以及维修养护等方面具有非常重要的参考价值。获取材料拉伸力学性能的一般试验方法即可在材料万能试验机上实现的常规拉伸试验。但在一些特殊环境，如高压氢气、强腐蚀环境，以及一些封闭性环境中，无法采用材料试验机实现上述环境中的力学性能测试。在上述严苛的环境中，材料在应力作用下会对环境的作用(如氢脆、腐蚀等)更加敏感，交互式的作用会加速材料的劣化。由此，能够使材料在载荷作用下加速劣化的环境即可称为应力敏感环境。
[0003]以氢能为例，氢能源属于新兴能源，在我国尚处于起步阶段，有许多基础设施、安全检测、评价方法亟待发展。在材料氢脆敏感性的评价中，国外比较常见的是材料与盛装气体(氢气)之间的相容性评价标准，用于选择抗氢脆金属材料的试验方法(标准代码ISO11114-4) ο该标准中包括圆片试验(A方法)、断裂韧性测试(B方法)及确定钢瓶抗氢致开裂能力的试验方法(C方法)。而我国尚无相关的标准发行。在相关的气瓶生产厂家，已有按照ISO 11114-4标准中C方法进行评价的试验方法在进行，以检测气瓶用钢对材料的抗氢致开裂能力。但在气瓶的设计中，材料的抗拉强度、屈服强度以及在氢环境下的力学性能指标是非常重要的，我国目前尚无相关的试验方法。由于氢气易漏、易燃、易爆的特性，故一般试验方法无法检测材料在高压氢环境下的拉伸力学性能指标。本专利中所设计的试验装置与试验方法将会为该类问题提供解决思路，需要注意的是，本试验装置及试验方法适用于小变形材料。
【实用新型内容】
[0004]为了测试材料在应力敏感环境中的拉伸力学性能，本实用新型提供了一种适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置，该适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置能够被用于模拟金属材料在应力敏感环境中受恒载荷，从而通过衡量其断裂载荷、断裂后的延伸率、断面收缩率、未断裂试样表面裂纹的多少及长度等指标，评价材料抗环境劣化的能力。该适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置尤其适合在与外界环境隔绝的系统(如高压氢环境)中开展试验测试。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置，含有第一安装板和第二安装板，第一安装板和第二安装板间隔设置，第一安装板和第二安装板之间通过第一支撑筋板连接固定，第一安装板上设有第一安装通孔，第二安装板上设有与第一安装通孔相对应的第二螺纹孔，第一安装通孔的轴线与第二螺纹孔的轴线重合。
[0006]第一安装板和第二安装板均为圆形，第一安装板和第二安装板相互平行。
[0007]第一安装板和第二安装板的大小和形状相同。
[0008]第一支撑筋板呈十字形，第一安装板的轴线、第二安装板的轴线和第一支撑筋板的轴线重合，第一安装板和第二安装板之间形成四个扇形区域，第一安装通孔和第二螺纹孔的位置与该扇形区域相对应。
[0009]第一安装通孔的直径大于等于第二螺纹孔的直径。
[0010]第一安装板和第二安装板之间的距离为12.5mm。
[0011]第二安装板位于第一安装板的下方，第一安装板的上方还设有保护板，保护板与第一安装板平行，保护板与第一安装板之间通过第二支撑筋板连接固定。
[0012]第二支撑筋板呈十字形，沿第一支撑筋板的轴向第二支撑筋板和第一支撑筋板的投影重合。
[0013]保护板为圆形，保护板内设有与该扇形区域相对应四个扇形通孔，保护板的厚度小于第一安装板的厚度，保护板的厚度小于第二安装板的厚度。
[0014]第一安装板和保护板之间的距离为17.5mm。
[0015]本实用新型的有益效果是，该适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置能够被用于模拟金属材料在应力敏感环境中受恒载荷，从而通过衡量其断裂载荷、断裂后的延伸率、断面收缩率、未断裂试样表面裂纹的多少及长度等指标，评价材料抗环境劣化的能力。该适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置尤其适合在与外界环境隔绝的系统(如高压氢环境)中开展小变形试样的恒载荷拉伸试验测试。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
[0017]图1为适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置在使用时的主视图。
[0018]图2为适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置在使用时的俯视图。
[0019]图3为适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置放置在高压釜中的示意图。
[0020]其中1.拉伸试样，2.旋紧螺母，3.压缩弹簧，4.适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置，5.应变片，6.高压釜；
[0021]41.第一安装板，42.第二安装板，43.保护板，44.第一支撑筋板，45.第一安装通孔，46.第二螺纹孔，47.第二支撑筋板。
【具体实施方式】
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0023]一种应力敏感环境下试样的恒载荷拉伸试验方法，包括以下步骤:
[0024]步骤一、制备拉伸试样I ;
[0025]步骤二、采集拉伸试样I的加载力与应变数据，获得拉伸试样I的拉伸应力与应变之间的关系；
[0026]步骤三、将拉伸试样I安装于适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置4，使拉伸试样I受到预设的拉应力；
[0027]步骤四、将受到该预设的拉应力的拉伸试样I放置于应力敏感环境中；
[0028]步骤五、取出拉伸试样I进行性能测试及评价。
[0029]下面对上述五个试样步骤进行详细说明:
[0030]在步骤一中，由于试验一般会在封闭环境中进行，受试验空间的限制，拉伸试样I为哑铃型的棒状拉伸试样，拉伸试样I的两端设有外螺纹，一端用于连接适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置4，另一端通过旋紧螺母2实现对材料的加载。拉伸试样I中部的直径小于拉伸试样I两端的直径，拉伸试样I中部的直径d = 5mm。
[0031]在步骤二中，通过将拉伸试样I的中部的表面贴应变片后放置于拉伸试样机上施加拉伸载荷的方式获得拉伸试样I的拉应力与应变之间的关系。在获得拉伸试样I的应力与应变之间的关系之前还需要确定拉伸试样I的抗拉强度及屈服强度。
[0032]具体是，在拉伸试验机上对拉伸试样I的加载载荷及其应变的变化进行采集与记录。首先需要对拉伸试样I进行拉伸试验，确定拉伸试样I的抗拉强度Rm及屈服强度Rpa2;之后对试样进行力-应变的标定。在拉伸试样I平行段中间部分贴应变片5，将拉伸试样I装夹在拉伸试样机上进行拉伸载荷施加，施加的载荷要根据试验时的应力水平确定，试验时的应力水平为Rpq.^百分数，例如0.7RpQ.2、0.9RpQ.2等。试验时应选择不同的应力水平分别进行，具体可根据试验情况确定。拉伸试验的执行与标定可参照GB/T 228.1-2010标准。
[0033]在本实用新型中，该适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置4含有第一安装板41和第二安装板42，第一安装板41和第二安装板42上下间隔设置，第一安装板41和第二安装板42之间通过第一支撑筋板44连接固定，第一安装板41上设有第一安装通孔45，第二安装板42上设有与第一安装通孔45相对应的第二螺纹孔46，第一安装通孔45的轴线与第二螺纹孔46的轴线重合，如图1和图2所示。
[0034]该适用于应力敏感环境的恒载荷拉伸试验装置4通过旋紧螺母2实现对拉伸试样I的恒载荷加载，将拉伸试样I放置在稳定的环境中一定时间后，将其取出观察断裂情况，并测定相关的力学性能指标。依靠拉伸试样I上的应变片5可以实现对拉伸试样I的精确加载，同时压缩弹簧3能够保证拉伸试样I承受恒定的载荷。根据试验完成后测得的断裂载荷等指标，评定材料抗环境攻击的能力，为工程用钢的选材及设计积累数据基础。
[0035]在步骤三中，预设的拉应力施加的具体方式是，先在拉伸试样I的中部的表面贴应变片，然后使拉伸试样I的下端穿过第一安装通孔45后与第二螺纹孔46通过螺纹连接固定，拉伸试样I的上端安装旋紧螺母2，使旋紧螺母2与第一安装板41抵接或使旋紧螺母2通过压缩弹簧3与第一安装板41抵接(如图1所示，此时压缩弹簧3套设在拉伸试样I外)，通过对旋紧螺母2进行预紧以及观察该应变片5使拉伸试样I达到预设的拉应力。即在预紧的同时纪录应变片5的数据变化，通过数