本发明属于金属材料试验研究领域，具体涉及一种小口径金属薄壁管全管样高温持久试验夹具。
背景技术：
金属高温持久强度试验是测试材料某一温度下受恒定载荷作用时，在规定的持续时间内不引起断裂的最大应力的一种材料机械性能试验。高温持久强度为高温构件的设计和选材提供重要依据。常规的高温持久强度试验采用标准持久试样(如GB/T 2039-2012、ASTM E139中给出的棒状试样、板状试样)。对于尺寸较大的材料采用这种试样型式是可行的。
小口径金属薄壁管构件已经广泛应用于核电、火电的关键部件，如蒸汽发生器传热管等，其高温服役性能将直接影响安全运行，一旦出现事故，可能造成放射性污染，威胁环境安全。因此测试薄壁管材料的持久性能对于保证这些部件的安全非常重要。
小口径金属薄壁管构件由于壁厚薄无法直接加工标准试样，目前常用的方法有两种：一种方法将薄壁管对中抛开，加工成扁舟状试样，然后设计相关夹具进行高温力学性能试验(参见中国专利：201320175058.0，200810167020.2和201110230495.3)，但是这种方法的试样对中性往往满足不了要求，试样尺寸测量和截面积计算不准确，试验结果偏差会很大，数据分散性大。另一种方法是采用全段管薄壁试样，通常采用直插入的内塞头和试样外侧的锁紧螺母相互配合提供夹持力，但由于内塞头与管状试样的内壁无法实现紧密贴合，因此这种类型的夹具存在夹持力不足的问题，而且加工外螺纹会损伤试样，外螺纹处容易应力集中，可能导致试样在该处断裂，从而导致试验失败。除此之外，当金属薄壁试样管壁很薄时，将无法加工外侧的螺纹，导致该方法不可行。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术中的以上弊端，提供了一种小口径金属薄壁管全管样高温持久试验夹具。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种小口径金属薄壁管全管样高温持久试验夹具，包括外夹具和内夹具；其中，
外夹具的一端加工有连接螺纹，另一端为转接头本体，转接头本体上加工有转接头外螺纹，外夹具还包括卡套以及利用螺纹与转接头连接的夹紧螺母；
内夹具包括轴棒和轴套，轴棒上部设有固定螺母，中部设有外螺纹，下部为圆锥体结构；轴套上端设有双轴肩，下端为对称的六瓣内锥体套筒；
使用状态时，外夹具夹紧方式为：转接头本体和卡套套装在小口径金属薄壁管试样外侧，旋紧夹紧螺母时，卡套被推入到转接头本体与小口径金属薄壁管试样之间的间隙中，使得小口径金属薄壁管试样向内凹陷，形成夹紧；内夹具夹紧方式为：内夹具套装在小口径金属薄壁管试样内侧，旋紧固定螺母，通过圆锥体结构与六瓣内锥体套筒之间的配合实现对小口径金属薄壁管试样的内夹紧。
本发明进一步的改进在于，卡套包括前卡套和后卡套，外夹具夹紧时，旋紧夹紧螺母时，前卡套被推入到转接头本体与小口径金属薄壁管试样之间的间隙中，使得小口径金属薄壁管试样向内凹陷，形成一次夹紧，而后卡套被推入到前卡套与小口径金属薄壁管试样之间的间隙中，使得小口径金属薄壁管试样向内凹陷，形成二次夹紧。
本发明进一步的改进在于，所述前卡套、后卡套所用材质硬度均高于所述小口径金属薄壁管试样，使得外夹紧时所述前卡套、后卡套不变形而所述小口径金属薄壁管试样向内凹陷。
本发明进一步的改进在于，小口径金属薄壁管全管样高温持久试验时，外夹具和内夹具配合使用分别构成一套上夹具和一套下夹具。
本发明进一步的改进在于，上夹具和下夹具分别通过连接螺纹与持久试验机上连接螺杆和持久试验机下连接螺杆螺纹连接。
本发明进一步的改进在于，使用状态时，小口径金属薄壁管试样的主体设置在持久试验机加热电炉内。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种小口径金属薄壁管全管样高温持久试验夹具，包括外夹具和内夹具；外夹具包括转接头本体、夹紧螺母、前卡套、后卡套、转接头外螺纹、连接螺纹；内夹具包括轴棒、轴套；其中：轴棒上端设有固定螺母，中部设有外螺纹，下部为圆锥体结构；所述轴套上端设有双轴肩，下端为对称的六瓣内锥体套筒；外夹具夹紧时，旋紧夹紧螺母时，卡套被推入到转接头本体与小口径金属薄壁管试样之间的间隙中，使得小口径金属薄壁管试样向内凹陷，形成夹紧；内夹具夹紧时，旋紧固定螺母，通过所述圆锥体结构与六瓣内锥体套筒之间的配合实现对管材的内夹紧。
进一步，卡套设有前卡套和后卡套，旋紧夹紧螺母时，前卡套被推入到转接头本体与小口径金属薄壁管试样之间的间隙中，使得小口径金属薄壁管试样向内凹陷，形成一次夹紧，而后卡套被推入到前卡套与小口径金属薄壁管试样之间的间隙中，使得小口径金属薄壁管试样向内凹陷，形成二次夹紧。
进一步，进行小口径金属薄壁管全管样高温持久试验时，外夹具和内夹具配合使用构成一套上夹具和一套下夹具，下夹具与上夹具结构相同。
概括来说，本发明具有如下的优点：
1、本发明可实现小口径金属薄壁管全段管样的高温持久试验，试样对中性好，避免了传统扁舟状试样试验结果的误差，使得高温持久强度结果更加准确可靠。
2、本发明设计了内夹具代替传统的直插式内塞头，保证了内夹具与管状试样的内壁实现紧密贴合，提高了对管状试样内壁的夹持力。
3、本发明设计了外夹具代替传统的外螺纹结构，利用两个金属卡套对管状试样实现两次夹紧，既保证了对管状试样外壁的夹持力，又不损伤试样，避免是试样在夹具夹持处断裂。
4、本发明设计巧妙，操作简单方便，可以安装于实验室常见的各种高温持久试验机上，应用广泛。
附图说明
图1为本发明夹具的轴向剖视图。
图2为本发明小口径金属薄壁管试样高温持久试验夹具的安装示意图。
其中：1为外夹具；11为转接头本体；12为夹紧螺母；13为前卡套；14为后卡套；15为转接头外螺纹；16为连接螺纹；2为内夹具；21为轴棒；211为固定螺母；212为轴棒外螺纹；213为圆锥体结构；22为轴套；221为双轴肩；222为对称的六瓣内锥体套筒；3为小口径金属薄壁管试样；4为上夹具；5为下夹具；6为持久试验机上连接螺杆；7为持久试验机下连接螺杆；8为持久试验机加热电炉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种小口径金属薄壁管全管样高温持久试验夹具，包括外夹具1和内夹具2；外夹具包括转接头本体11、夹紧螺母12、前卡套13、后卡套14、转接头外螺纹15、连接螺纹16；内夹具2具体包括轴棒21、轴套22。其中：轴棒21上端设有固定螺母211，中部设有外螺纹212，下部为圆锥体结构213；所述轴套22上端设有双轴肩221，下端为对称的六瓣内锥体套筒222。
具体安装步骤如下：
首先，将轴棒21安装于轴套22内部，将两者一起穿于小口径金属薄壁管试样3内部，利用所述轴套22上端的双轴肩221卡在试样端面，拧紧固定螺母211，通过圆锥体结构213与六瓣内锥体套筒222之间的配合实现对管材的内夹紧。保证内夹具2与管状试样3的内壁实现紧密贴合。
依次将夹紧螺母12、后卡套14、前卡套13套装于管状试样3上，之后将管状试样3插入转接头本体11的预留孔中，调整好夹紧螺母12、后卡套14、前卡套13和接头本体11的相对位置，拧紧夹夹紧螺母12，保证前卡套13被推入到转接头本体11与小口径金属薄壁管试样3之间的间隙中，使得小口径金属薄壁管试样3向内凹陷，形成一次夹紧，而后卡套14被推入到前卡套13与小口径金属薄壁管试样3之间的间隙中，使得小口径金属薄壁管试样3向内凹陷，形成二次夹紧。
外夹具1和内夹具2配合使用构成一套上夹具4，下夹具5与上夹具4结构相同。
将上夹具4一端与持久试验机上连接螺杆6螺纹连接，下夹具5一端与持久试验机下连接螺杆7螺纹连接。
本发明设计巧妙，操作简单方便，可安装于实验室常见的各种高温持久试验机上，进行小口径金属薄壁管段试样高温持久试验时，实现对管状试样的夹持。