四点弯曲腐蚀实验装置及用途的制作方法

本发明涉及一种四点弯曲腐蚀实验装置及用途。

背景技术：

应力腐蚀开裂实验通常有恒载荷法和恒应变法两类加载方式，恒应变法在实验过程中由于夹具或试样的蠕变或者其它原因引起松弛，导致加载的应力大幅降低，因此对于应力腐蚀敏感性不是太高的实验环境，通常观察不到应力腐蚀裂纹。而恒载荷法大多通过砝码或加载弹簧等方法实现，能够解决恒应变法的不足，但其存在杠杆机构或其它保持恒载荷的构件等，尺寸一般较大，在常温环境尚可应用，但对高温高压环境下的研究来说，由于受到提供高温高压环境空间和密封限制，其存在实验效率低，成本高和增加密封点等不足。

实用新型专利cn200820219113.0“一种实现高温高压环境下加载的装置”中提到一种高温高压条件下通过弹簧加载的装置,能实现高温高压条件下的加载,但需要多处动、静密封,结构复杂。此外弹簧加载力通过加载杆加载时还存在摩擦阻力的干扰。

实用新型专利cn201310657022.0“一种材料三、四点弯曲性能测试通用夹具”，主要用于提高三、四点弯曲性能测试的效率，并不是提供恒载荷加载，也不用在高温高压环境下。

实用新型专利cn201320780645.2“一种静动态四点弯曲实验装置”，提供一种可调整试样纯弯距离的四点弯曲夹具，主要解决满足不同尺寸试样的测试。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一是现有恒应变法中存在应力松弛和恒载荷法加载装置尺寸大、效率低成本高、密封点多的问题，提供一种新的四点弯曲腐蚀实验装置，具有加载装置尺寸小、效率低成本低、密封点少的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的四点弯曲腐蚀实验装置的用途。

为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种四点弯曲腐蚀实验装置，加载螺柱穿过支架上的螺纹与弹性环相连，弹性环上方与加载顶块相连，所述加载顶块的上部为倒m型，存在两个顶点，在加载顶块的两个顶点和支架钩住试样的部位顶端均设有绝缘柱；采用以下技术方案进行应力腐蚀实验：(1)通过螺柱和支架实现紧凑的加载，减小加载装置尺寸；(2)通过带有弹性金属环的顶块缓冲和传递螺钉加载力，减少应力松弛；(3)通过改变弹性环的大小和厚度来改变需要的弹性力区间；(4)通过绝缘柱实现样品与加载装置的绝缘；(5)通过测量外支点间的最大挠度、试样弯曲最高点与支架顶端的相对位置变化或者直接测量样品曲率、应变等，实现加载量的控制。

上述技术方案中，优选地，加载螺柱穿过支架上的螺纹与弹性环相连，弹性环上方与加载顶块相连，在加载顶块的顶部和支架钩住试样的部位顶端均设有绝缘柱。

上述技术方案中，优选地，支架勾住试样的两端。

上述技术方案中，优选地，加载顶块顶部的绝缘柱位于试样长度方向的1/4、3/4处。

上述技术方案中，优选地，加载顶块、试验位于支架内。

上述技术方案中，优选地，弹性环的直径为0.3～1倍的样品长度；厚度为0.05～0.2倍的弹性环直径。

上述技术方案中，优选地，多套四点弯曲腐蚀实验装置放置于高温高压环境中，进行高温高压环境下的应力腐蚀实验。

上述技术方案中，优选地，加载螺柱与通过支架中部的螺纹对弹性环施加向上的推力。

为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种四点弯曲腐蚀实验装置的用途，将所述装置用于应力腐蚀开裂实验中。

本专利的有益效果是加载装置小巧，可多个试样同时放入高温高压装置中，进行高温高压环境下的应力腐蚀实验，效率高，又能克服恒应变装置应力松弛大的问题，样品与加载夹具绝缘，减少了干扰因素，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述装置的示意图。

图1中，1.加载螺柱，2.支架，3.弹性环，4.加载顶块，5.绝缘柱，6.测试样品。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

一种四点弯曲腐蚀实验装置，如图1所示，304l材质试样，尺寸选用16×6×1mm,弹性环直径(外径)选用15mm,壁厚选用1.5mm,宽度5mm，外支点间距12mm加载螺柱穿过支架上的螺纹与弹性环相连，弹性环上方与加载顶块相连，在加载顶块的顶部和支架钩住试样的部位顶端均设有陶瓷绝缘柱，直径为1.5mm。

旋转螺柱推动弹性环顶住加载顶块，弹性金属环发生弹性变形，对加载力进行传递和缓冲试样与顶块之间，试样与支架之间的陶瓷柱起到了绝缘隔离和加载的作用。在试样外表面粘贴应变片，通过直接测量试样外侧应变，实现加载量的计算。再通过弹性变形阶段应力与应变的对应关系，分别将加载至目标应力0.5，0.6，0.7，0.9σs。多套加载完成的样品一同放置至高压釜液相空间，开展模拟高温高压黑水环境下(cl^-含量为400ppm)的腐蚀模拟实验。

【实施例2】

一种四点弯曲腐蚀实验装置，如图1所示，321材质试样，尺寸选用20×5×1.5mm,弹性环直径(外径)选用20mm,壁厚选用1.5mm,宽度5mm。外支点间距选用16mm，内支点间距为4mm。加载螺柱穿过支架上的螺纹与弹性环相连，弹性环上方与加载顶块相连，在加载顶块的顶部和支架钩住试样的部位顶端均设有陶瓷绝缘柱，直径为2mm。

旋转螺柱推动弹性环顶住加载顶块，弹性金属环发生弹性变形，对加载力进行传递和缓冲试样与顶块之间，试样与支架之间的陶瓷柱起到了绝缘隔离和加载的作用。通过测量显微镜测量外支点间的最大挠度y，实现加载量的计算，依据公式y＝12et/(3h²-4a²)σ，其中e为弹性模量，t为试样厚度，h为外支点间的距离，a为内支点间的距离，σ为加载应力目标值，分别把试样加载至0.5，0.6，0.7，0.9和1.0倍的σs。加载完成的样品一起放置至高压釜液相空间，开展模拟加氢装置反应流出物环境(cl^-含量为1000ppm)的腐蚀模拟实验。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种四点弯曲腐蚀实验装置及用途，主要解决现有恒应变法中存在应力松弛和恒载荷法加载装置尺寸大、效率低成本高、密封点多的问题。本发明通过采用一种四点弯曲腐蚀实验装置，加载螺柱穿过支架上的螺纹与弹性环相连，弹性环上方与加载顶块相连，所述加载顶块的上部为倒M型，存在两个顶点，在加载顶块的两个顶点和支架钩住试样的部位顶端均设有绝缘柱的技术方案较好地解决了上述问题，可用于腐蚀实验中。

技术研发人员：单广斌;迟立鹏;李贵军;屈定荣
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院
技术研发日：2017.10.17
技术公布日：2019.04.23