一种环形焊接试样蠕变试验装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种环形焊接试样蠕变试验装置，包括两组结构相同的夹头组件，每组夹头组件包括拉伸板A和B，拉伸板A的一端为螺纹连接轴，其另一端为铣扁结构，拉伸板B的一端通过销子A与拉伸板A连接，其另一端设有销子B，销子B上设有夹口部件，夹口部件由同轴布置的两个半圆筒构成；两组结构相同的夹头组件中的螺纹连接轴为同轴布置，两个夹口部件抱合后形成一圆筒状的夹头，夹头的外回转表面呈一环形槽状，两个夹头组件中的两个拉伸板B之间呈对侧且错开的布置。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】
一种环形焊接试样蠕变试验装置
【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，开发一种结构简易紧凑、使用灵活方便，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]本发明一种环形焊接试样蠕变试验装置，包括两组结构相同的夹头组件，所述夹头组件包括拉伸板A和拉伸板B，所述拉伸板A的一端为螺纹连接轴，所述拉伸板A的另一端为铣扁结构，所述拉伸板B的一端通过销子A与拉伸板A连接，所述拉伸板B的另一端设有销子B，所述销子B上设有夹口部件，所述夹口部件由同轴布置的两个半圆筒构成；两组结构相同的夹头组件中的两个拉伸板A上的螺纹连接轴为同轴布置；两组结构相同的夹头组件中的两个夹口部件抱合后形成一圆筒状的夹头，所述夹头的外回转表面呈一环形槽状，该夹头用于夹装和固定焊管试样。
[0006]进一步讲，两个夹头组件中的两个拉伸板B之间的相互位置是:相对于平面A呈对侧且错开的布置，所述平面A过两个拉伸板A的轴线、且垂直于夹头的轴线。
[0007]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0008]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】
[0009]图1是本发明环形蠕变试验装置的立体图；
[0010]图2是本发明环形蠕变试验装置的主视图；
[0011]图3是本发明环形蠕变试验装置的侧视图。
[0012]图中:10,20-夹头组件，1U21-拉伸板A，12,22-销子A，13,23-拉伸板B，14,24销子B，15,25-半圆筒A，16,26-半圆筒B。
【具体实施方式】
[0013]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。
[0014]如图1所示所示，本发明一种环形焊接试样蠕变试验装置，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包括拉伸板All和拉伸板B13，所述拉伸板All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；所述拉伸板All的另一端为铣扁结构，所述拉伸板B13的一端通过销子A12与拉伸板All连接，所述拉伸板B13的另一端设有销子B14，所述销子B14上设有夹口部件，所述夹口部件由同轴布置的两个半圆筒15和16构成，即两个半圆筒15和16与拉伸板All由销子A14通过销孔贯穿并联结。
[0015]同样，夹头组件20由拉伸板A21、销子A12、拉伸板B23、销子B24、两个半圆筒25和26构成。
[0016]两组结构相同的夹头组件中的两个拉伸板A上的螺纹连接轴为同轴布置，如图2所示。
[0017]两组结构相同的夹头组件10和20中的两个夹口部件(即一侧为同轴的两个半圆筒15和16，另一侧为同轴的两个半圆筒25和26)抱合后形成一圆筒状的夹头，所述夹头的外回转表面呈一环形槽状，该夹头用于夹装和固定焊管试样。
[0018]为了改善两个拉伸板B13和23在销子B的销孔处受力状况，本发明将两个夹头组件10和20中的两个拉伸板B13和23之间的相互位置设计为:相对于平面A呈对侧且错开的布置，所述平面A过两个拉伸板A (即两个拉伸板A上的螺纹连接轴)的轴线、且垂直于夹头的轴线，如图2和图3所示。
[0019]安装试样时，首先，将夹头组件20的半圆筒26与夹头组件10的半圆筒15形成抱合对正的位置形成一圆筒状，然后将焊管试样套在该圆筒上，同理，夹头组件10的半圆筒16与夹头组件20的半圆筒25形成抱合对正的位置形成另一圆筒状，并穿过焊管试样后分别用两个销子B14和24固定即可。
[0020]使用本发明环形焊接试样蠕变试验装置，首先，一个夹头组件10中的拉伸板All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中的拉伸板A21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中通过两个拉伸板All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，力经过销子A12、拉伸板B13和销子B14传递至夹头中的由两个同轴设置的半圆筒15和16构成的夹口部件；同理，反力也经过另一个夹头组件20中的销子A22、拉伸板A23和销子B24传递至夹头部件(由两个同轴的半圆筒25和26构成)。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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】
1.一种环形焊接试样蠕变试验装置，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伸板A和拉伸板B，所述拉伸板A的一端为螺纹连接轴，所述拉伸板A的另一端为铣扁结构，所述拉伸板B的一端通过销子A与拉伸板A连接，所述拉伸板B的另一端设有销子B，所述销子B上设有夹口部件，所述夹口部件由同轴布置的两个半圆筒构成； 两组结构相同的夹头组件中的两个拉伸板A上的螺纹连接轴为同轴布置； 两组结构相同的夹头组件中的两个夹口部件抱合后形成一圆筒状的夹头，所述夹头的外回转表面呈一环形槽状，该夹头用于夹装和固定焊管试样。
2.根据权利要求1所述环形焊接试样蠕变试验装置，其特征在于，两个夹头组件中的两个拉伸板B之间的相互位置是:相对于平面A呈对侧且错开的布置，所述平面A过两个拉伸板A的轴线、且垂直于夹头的轴线。
【文档编号】G01N3/04GK104165811SQ201410379169
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】徐连勇, 张宇, 荆洪阳, 韩永典 申请人:天津大学