随机激励下薄壁传热管冲击磨损测试装置的制作方法

本发明涉及一种核电厂的蒸汽发生器的传热管的随机激励下薄壁传热管冲击磨损测试装置。

技术背景

核电厂设备要求具有高可靠性、长寿命，蒸汽发生器是核电厂的重要设备，它通过传热管将反应堆冷却剂从堆芯获得的热量传递给二次侧介质转化为蒸汽，蒸汽送入汽轮机发电，而蒸汽发生器的传热管作为隔离一、二回路边界的关键部件，其运行可靠性要求很高，不可更换，寿命要求与蒸汽发生器同为60年。

蒸汽发生器传热管主要失效形式为腐蚀、磨损和疲劳，目前，传热管广泛采用了耐腐蚀性较好的inconel690合金，有效克服了传热管的腐蚀损伤，然而，疲劳和磨损破坏仍是威胁传热管完整性的重要损伤机制，例如，世界范围内50％以上的pwr机组都有传热管微动磨损的情况发生。

而在设计阶段要估计传热管的磨损量及其剩余寿命，保证传热管在寿期内的完整性，则需依据相关计算模型估计可靠性，这不仅需要确定磨损系数等材料性能参数，还需要准确估计传热管所承受的各种载荷，因此，有必要设计一种传热管冲击磨损实验装置，利用该实验装置可以进一步更为精确地分析传热管的冲击磨损行为，从而可以更加准确地估计传热管的磨损量及其剩余寿命，确保蒸汽发生器可以在其生命周期内安全运行。

技术实现要素：

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种稳定性很好、精确度很高、可靠性强的随机激励下传热管冲击磨损实验装置。本发明旨在精确地测量传热管设计阶段的冲击磨损量以更准确地预测其剩余寿命，确保蒸汽发生器传热管能在60年寿命期限内安稳运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种随机激励下薄壁传热管冲击磨损测试装置，包括固定底板，所述固定底板上安装支撑板支架及传热管支架，所述实验装置还包括支撑板、传热管试件、随机激励发生器、导杆、力传感器，所述固定底板上侧带梯形凹槽导轨，支撑板支架安装于固定底板梯形凹槽导轨上，所述传热管支座通过顶紧螺栓固定在固定底板两端，所述支撑板支架与支撑板用螺栓连接，所述传热管试件用夹具夹住固定在所述传热管支座上。

所述支撑板支架可在固定底板上平行于固定底板梯形凹槽导轨平稳地往复滑动，实验时根据不同工况可通过螺栓把支撑板支架固定在固定底板梯形凹槽导轨的不同位置。

所述支撑板为带梅花孔的支撑板，与传热管直管段试样间隙配合。

传热管支座与传热管连接处有圆孔，孔的直径等于传热管直径，孔边有夹具，传热管伸进孔里，与传热管支座通过夹具固定。

随机激励发生器与传热管试件之间通过导杆连接，传热管试件与导杆接触处安装套筒，通过套筒与导杆接触。防止导杆与传热管试件直接接触而导致传热管损伤，可实现白噪声随机激励

本发明专利的主要效果体现在：装置通过对传热管直管段与支撑板之间的磨损行为进行分析研究，确定激振频率、载荷、位置等因素对传热管冲击磨损行为的影响；可靠性评定框架下以概率分布函数描述结构参数和磨损量，其中涉及的摩擦系数、磨损系数等的分布函数需要试验数据进行统计，利用该冲击磨损实验装置进行实验，可以得到涉及的摩擦系数、磨损系数等的分布函数所需的试验数据，从而能够在设计阶段对传热管寿命进行更为准确的预测，以确保蒸汽发生器在整个生命周期内可以安稳运行。

附图说明

图1是本发明的的示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的前视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利进行进一步描述。

参照图1到图3，一种随机激励下薄壁传热管冲击磨损测试装置，包括固定底板1，所述固定底板1上安装支撑板支架2及传热管支座4，所述实验装置还包括支撑板3、传热管直管段试样、随机激励发生器6、连接杆7、力传感器8、套筒9，传热管支座4焊接在固定底板1两端，所述支撑板支架2与支撑板3用螺栓连接，所述传热管直管段试样与传热管支座4通过传热管支座上的夹具固定。

所述固定底板1上侧带梯形凹槽导轨，支撑板支架2底部安装滑块，所述滑块安装于固定底板1梯形凹槽导轨上，可在固定底板1上平行于固定底板梯形凹槽导轨平稳地往复滑动，实验时根据不同工况可通过螺栓把支撑板支架固定在固定底板梯形凹槽导轨的不同位置。

所述传热管支座4与传热管接触的位置有圆孔，孔的直径等于传热管直径，孔的深度为10mm，孔边有夹具，传热管伸进孔里，与传热管支座通过夹具固定，夹具焊接在传热管支座上。

所述支撑板3为中间带梅花孔孔的支撑板，与传热管直管段试样间隙配合。

随机激励发生器6与力传感器8之间通过拱形传导杆7连接，传热管试样与拱形传导杆7接触处安装套筒，通过套筒与拱形传导杆7接触并接收来自拱形传导杆7的激振力。防止导杆7与传热管试件直接接触而导致传热管损伤，可实现白噪声随机激励。所述随机激励发生器6：其一，不仅可以产生定频激励，也可以产生宽频激励；其二，不仅可以产生垂直于传热管试样轴向方向的激振力，还可以产生平行于传热管试样轴向方向的激振力。

本发明提供了一种稳定性很好、精确度很高、可靠性强的传热管冲击磨损测试装置，为随机激励下传热管的冲击磨损提供试验支撑。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

技术特征：

技术总结
随机激励下薄壁传热管冲击磨损测试装置，包括固定底板，所述固定底板上安装支撑板支架及传热管支架，所述实验装置还包括支撑板、传热管试件、随机激励发生器。所述固定底板一面带梯形凹槽，支撑板支架和传热管试件支座安装于固定底板梯形凹槽上，可在固定底板上来回滑动以调节相对间距，通过螺栓在固定底板上。所述支撑板支架与支撑板用螺栓连接，所述传热管直管段试样与传热管支座用夹具连接，所述支撑板与传热管直管段试样是间隙配合。所述随机激励发生器与传热管直管之间由导杆和套筒连接，可实现白噪声随机激励。本发明提供了一种稳定性很好、精确度很高、可靠性强的传热管冲击磨损测试装置，为随机激励下传热管的冲击磨损提供试验支撑。

技术研发人员：李曰兵;田薇;周明珏;陈潇;周水清;金伟娅;何兴
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2018.10.16
技术公布日：2019.04.02