本实用新型涉及应力腐蚀测试领域，具体为一种片状试样应力腐蚀加载装置。
背景技术：
应力腐蚀是腐蚀性环境、材料和应力(如：残余应力、工程应力等)共同作用的结果。应力腐蚀失效是一种非常普遍的失效形式，广泛存在于石油化工、海洋工程、核电厂等各种工业及自然环境中。由于应力腐蚀往往会导致关键设备部件的泄露或断裂，易造成巨大的损失。因此，在关键设备部件选材和寿命预测及评估中，应力腐蚀敏感性是一个非常关键的数据。为了快速研究材料的应力腐蚀敏感性，各行业的技术人员和科研人员制定了大量的实验标准和实验方法，如：u型弯曲实验、带缝隙弯曲梁实验、恒载拉伸实验及慢应变速率拉伸(ssrt)实验等。其中，采用恒载拉伸试验时，试样截面上的应力分布均匀、稳定，但是，当加载载荷较低时，实验周期可能非常长，实验效率低。此外，一般情况下，试样的尺寸较大，需要的载荷较大，需要专用的恒载拉伸机进行试验，试验成本高。
近年来，我国一直在推进工业建设的自主化。以核电行业为例，我国已经从完全的国外技术及装备技术引进，到目前已近实现的三代核电技术的完全自主化，核电关键材料及装备制造也已经基本实现了自主化。但是，我们目前仍严重缺乏关键材料的基础数据，如关键材料的应力腐蚀敏感性数据等。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种片状试样应力腐蚀加载装置，该加载装置设计简单、加载载荷精确可控、使用方便，可适用于各种腐蚀性环境中研究不同金属材料的应力腐蚀行为。
本实用新型的技术方案如下：
一种片状试样应力腐蚀加载装置，加载装置上下水平的支撑条、支撑板与左右竖直的固定板ii、固定板组成框架结构，水平设置的支撑板两端与相对平行竖直设置的固定板i和固定板ii的下边缘内侧缺口配套卡接，并分别采用紧固螺钉i和紧固螺钉ii进行连接；螺柱i和螺柱ii分别带有凹槽ii和凹槽i，固定板i和固定板ii上均设置带有凸面的通孔，螺柱i上的凹槽ii与固定板i上的带有凸面的通孔呈定位配合，螺柱ii上的凹槽i与固定板ii上的带有凸面的通孔呈定位配合；螺柱i伸至所述框架结构内的一端通过螺孔ii连接试样夹头i的一端，螺柱i伸至所述框架结构外的部分依次套设弹簧和垫片，并安装螺母i紧固；螺柱ii伸至所述框架结构内的一端通过螺孔ii连接试样夹头ii的一端，螺柱ii伸至所述框架结构外的另一端安装螺母ii紧固；水平的片状试样一端安装于试样夹头i另一端的缺口处，并通过销钉i穿设于片状试样进行紧固，水平的片状试样另一端安装于试样夹头ii另一端的缺口处，并通过销钉ii穿设于片状试样进行紧固，形成加载装置。
所述的片状试样应力腐蚀加载装置，固定板i和固定板ii的下边缘均开设有贯通的缺口，缺口与支撑板相配合，缺口的高度与支撑板的高度一致；支撑板的两端设置有螺孔i，固定板i和固定板ii下边缘缺口处设置与螺孔i对应的通孔；紧固螺钉i穿设于固定板i上的通孔、支撑板一端的螺孔i，使固定板i与支撑板进行紧固连接；紧固螺钉ii穿设于固定板ii上的通孔、支撑板另一端的螺孔i，使固定板ii与支撑板进行紧固连接。
所述的片状试样应力腐蚀加载装置，加载装置顶部平行设置两个水平的支撑条，支撑条两端下边缘缺口分别与固定板i、固定板ii顶端通过卡接紧密配合。
所述的片状试样应力腐蚀加载装置，固定板i和固定板ii的中部均开设带有凸面的通孔，该凸面贯穿于通孔内的底部，螺柱i与试样夹头i配合部分的底部开设与凸面对应的凹槽ii，螺柱ii与试样夹头ii配合部分的底部开设与凸面对应的凹槽i。
所述的片状试样应力腐蚀加载装置，试样夹头i和试样夹头ii与螺柱i和螺柱ii连接的一端端面中心处开设螺孔ii，螺孔ii分别与螺柱i和螺柱ii上带有凹槽的一端通过螺纹连接；试样夹头i和试样夹头ii的另一端端面中心处沿水平方向开设缺口，试样夹头i和试样夹头ii与缺口垂直的方向上分别开设通孔ii，片状试样的两端分别通过销钉i和销钉ii进行固定。
本实用新型的优点及有益效果是：
1、本实用新型主要针应力腐蚀测试问题，为一种简易的片状试样应力腐蚀加载及试验装置。其结构设计简单、制造成本低廉、加载载荷可精确控制、可适用于不同的腐蚀性(工业或自然)环境。因此，可以实现批量化的试验，快速获得大量关键材料的应力腐蚀敏感性数据；也可用于研究各种环境、材料、应力因素对材料应力腐蚀敏感性的影响，从而优化材料的使用状态或使用环境，或指导选材及新材料的研发。
2、本实用新型在两侧的加载螺柱上设置了凹槽，在两个固定板的中部均加工有凸面的通孔，固定板通孔中的凸面与螺柱的凹槽相对应，可防止加载时因螺母转动而带动螺柱转动，从而防止片状试样因发生转动或扭曲变形，设计巧妙、操作方便。
3、本实用新型在两个固定板的顶端设置了2个支撑条，支撑条与加载装置顶端紧密配合，可以有效阻止弹簧加载过程中两固定板上边缘发生相向移动，设计巧妙、操作方便。
4、本实用新型在弹簧与螺母间设置有垫片，垫片的尺寸较大，可通过游标卡尺准确测量垫片与固定板间的距离，从而可以精确测量弹簧的实际压缩量，实现加载载荷的精确计算与精确控制。
附图说明
图1为片状试样应力腐蚀加载装置结构示意图。图中，1支撑条；2固定板i；3弹簧；4垫片；5螺柱i；6螺母i；7试样夹头i；8销钉i；9紧固螺钉i；10紧固螺钉ii；11支撑板；12固定板ii；13螺母ii；14螺柱ii；15试样夹头ii；16销钉ii。
图2为支撑板结构示意图。其中，(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为侧视图。图中，17螺孔i。
图3为固定板结构示意图。其中，(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为侧视图。图中，18通孔i；19带有凸面的通孔。
图4为试样夹头结构示意图。其中，(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为侧视图。图中，20螺孔ii；21通孔ii；22缺口。
图5为螺柱ii结构示意图。其中，(a)为主视图，(b)为侧视图。图中，23凹槽i。
图6为螺柱i结构示意图。其中，(a)为主视图，(b)为侧视图。图中，24凹槽ii。
图7为支撑条结构示意图。其中，(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为侧视图。
具体实施方式
在具体实施过程中，本实用新型片状试样应力腐蚀加载装置支撑板与两个固定板的下边缘缺口配套后采用紧固螺钉进行连接；两个螺柱均带有凹槽，两个固定板上均设置带有凸面的通孔，两个螺柱的凹槽与两个固定板上通孔的凸面相配合；两个螺柱的一端均通过螺纹连接试样夹头；短螺柱(螺柱ii)的另一端与螺母连接；长螺柱(螺柱i)的另一端上设置有弹簧和垫片，最后与螺母连接；片状试样两端分别夹在两个试样夹头的缺口处，并通过两个销钉进行紧固，形成加载装置。根据加载要求，旋转螺母i压缩弹簧进行恒载荷加载。
如图1-图7所示，本实用新型片状试样应力腐蚀加载装置，主要包括：支撑条1、固定板i2、弹簧3、垫片4、螺柱i5、螺母i6、试样夹头i7、销钉i8、紧固螺钉i9、紧固螺钉ii10、支撑板11、固定板ii12、螺母ii13、螺柱ii14、试样夹头ii15、销钉ii16、螺孔i17、通孔i18、带有凸面的通孔19、螺孔ii20、通孔ii21、缺口22、凹槽i23、凹槽ii24等，具体结构如下：
上下水平的支撑条1、支撑板11与左右竖直的固定板ii12、固定板i2组成框架结构，水平设置的支撑板11两端与相对平行竖直设置的固定板i2和固定板ii12的下边缘内侧缺口配套卡接，并分别采用紧固螺钉i9和紧固螺钉ii10进行连接；螺柱i5和螺柱ii14分别带有凹槽ii24和凹槽i23，固定板i2和固定板ii12上均设置带有凸面的通孔19，螺柱i5上的凹槽ii24与固定板i2上的带有凸面的通孔19呈定位配合，螺柱ii14上的凹槽i23与固定板ii12上的带有凸面的通孔19呈定位配合；螺柱i5伸至所述框架结构内的一端通过螺孔ii20连接试样夹头i7的一端，螺柱i5伸至所述框架结构外的部分依次套设弹簧3和垫片4，并安装螺母i6紧固；螺柱ii14伸至所述框架结构内的一端通过螺孔ii20连接试样夹头ii15的一端，螺柱ii14伸至所述框架结构外的另一端安装螺母ii13紧固；水平的片状试样一端安装于试样夹头i7另一端的缺口22处，并通过销钉i8穿设于片状试样进行紧固，水平的片状试样另一端安装于试样夹头ii15另一端的缺口22处，并通过销钉ii16穿设于片状试样进行紧固，形成加载装置。
如图1、图2所示，固定板i2和固定板ii12的下边缘均开设有贯通的缺口，缺口与支撑板11相配合，缺口的高度与支撑板11的高度一致；支撑板11的两端设置有螺孔i17，固定板i2和固定板ii12下边缘缺口处设置与螺孔i17对应的通孔18；紧固螺钉i9穿设于固定板i2上的通孔18、支撑板11一端的螺孔i17，使固定板i2与支撑板11进行紧固连接；紧固螺钉ii10穿设于固定板ii12上的通孔18、支撑板11另一端的螺孔i17，使固定板ii12与支撑板11进行紧固连接。如图1、图7所示，加载装置顶部平行设置两个水平的支撑条1，支撑条1两端下边缘缺口分别与固定板i2、固定板ii12顶端通过卡接紧密配合。支撑条1、固定板i2和固定板ii12下边缘缺口的设置，可以有效阻止弹簧3加载过程中，固定板i2和固定板ii12的上边缘发生相向移动。
如图1、图3、图5、图6所示，固定板i2和固定板ii12的中部均开设带有凸面的通孔19，该凸面贯穿于通孔内的底部，螺柱i5与试样夹头i7配合部分的底部开设与凸面对应的凹槽ii24，螺柱ii14与试样夹头ii15配合部分的底部开设与凸面对应的凹槽i23；采用固定板i2、固定板ii12内带有凸面的通孔19分别与螺柱i5的凹槽ii24、螺柱ii14的凹槽i23配合，可防止加载时因螺母i6转动而带动螺柱i5和螺柱ii14转动，从而防止片状试样因发生转动或扭曲变形；凹槽ii24和凹槽i23的长度应足够长，满足加载过程中片状试样长度增大的需求。
如图1、图4所示，试样夹头i7和试样夹头ii15与螺柱i5和螺柱ii14连接的一端端面中心处开设螺孔ii20，螺孔ii20分别与螺柱i5和螺柱ii14上带有凹槽的一端通过螺纹连接；试样夹头i7和试样夹头ii15的另一端端面中心处沿水平方向开设缺口22，用于片状试样的夹持；试样夹头i7和试样夹头ii15与缺口22垂直的方向上分别开设通孔ii21，片状试样的两端分别通过销钉i8和销钉ii16进行固定。
安装试样夹头i7和试样夹头ii15时，需保证试样夹头与固定板间具有足够的间隙，在弹簧3加载的过程中保证试样夹头与固定板间不发生直接接触。
加载装置除弹簧3外，各部分应尽量采用316l不锈钢等耐蚀材料进行加工制备；当在常温或温度低于100℃环境中进行试验时，弹簧3可用一般的弹簧钢进行加工，但外表面需涂覆防锈层以避免实验过程中弹簧钢发生腐蚀；当加载装置用于高温高压环境中时，各部分应采用不锈钢、哈氏合金等耐蚀材料加工，弹簧3也应采用耐蚀合金加工。
当片状试样材料与加载装置材料不同，且当实验装置用于液态溶液环境或高湿度环境中时，在片状试样与加载装置间应绝缘以免试样与装置间发生电偶腐蚀；低温环境中可采用聚四氟乙烯等进行绝缘，高温环境中可采用覆盖有zro2的zr-4合金绝缘垫片的方式进行绝缘。
如图1-图7所示，本实用新型片状试样应力腐蚀加载装置的使用方法如下：
1、固定板i2的底部缺口与支撑板11配合，采用紧固螺钉i9，穿过固定板i2上的通孔i18，旋入支撑板11上的螺孔i17，实现固定板i2与支撑板11的紧固。
2、固定板ii12的底部缺口与支撑板11配合，采用紧固螺钉ii10，穿过固定板ii12上的通孔i18，旋入支撑板11上的螺孔i17，实现固定板ii12与支撑板11的紧固。
3、将螺柱ii14插入固定板ii12，螺柱ii14上的凹槽i23与固定板ii12上带有凸面的通孔19配合，螺柱ii14无凹槽的一端与螺母ii13配合，螺柱ii14带凹槽i23的一端与试样夹头ii15一端的螺孔ii20配合。
4、将螺柱i5插入固定板i2，螺柱i5上的凹槽ii24与固定板i2上带有凸面的通孔19配合，螺柱i5带凹槽ii24与试样夹头i7一端的螺孔ii20配合，螺柱i5无凹槽的一端依次装配弹簧3、垫片4和螺母i6。
5、旋转试样夹头i7与试样夹头ii15，使其上的缺口22均处于水平状态，并使试样夹头i7与试样夹头ii15之间的距离适于安装片状试样。
6、将片状试样的两端分别置入试样夹头i7与试样夹头ii15的缺口22中，将销钉i8插入试样夹头i7的通孔ii21中，将销钉ii16插入试样夹头ii15的通孔ii21中，实现片状试样两端的固定。
7、通过旋转调节螺母ii13、试样夹头ii15、试样夹头i7和螺母i6的位置来调节片状试样的左右位置，目的是使试样夹头i7与固定板i2间具有足够的间隙，保证弹簧3加载过程中试样夹头i7与固定板i2不发生接触。
8、在加载装置的顶端安装支撑条1。
9、根据弹簧3的胡克系数和实验要求的加载载荷确定弹簧3的压缩量，通过旋转螺母i6实现弹簧的压缩。
10、加载过程中使用游标卡尺测量固定板i2与垫片4间的距离，当达到实验要求的压缩量时，停止旋转螺母i6。
11、将加载装置置于实验要求的腐蚀性环境中进行应力腐蚀实验，并依据实验要求进行定期检查。
实施例
在实施例中，弹簧采用65mn钢制造，线径为6mm，内径为12mm，总长为70mm，总圈数为9.5，最大压缩量为15mm，胡克系数为316.8n/mm，弹簧表面油漆处理以防止试验过程中弹簧发生腐蚀；加载装置的其余部件均采用304不锈钢加工制造；片状试验为固溶态的304不锈钢试样，试样标距段长度为50mm、宽度为10mm、厚度为1mm，固溶态304不锈钢的屈服强度(σs)为289mpa；根据试验要求，加载载荷为1.0σs，弹簧的压缩量为9.12mm。加载装置可在一般性的环境中研究304不锈钢的应力腐蚀相关性能。
实施例结果表明，本实用新型设计巧妙，操作简单方便，成本低廉，不仅适用于常温常压腐蚀环境中的应力腐蚀测试，当采用特种耐蚀合金加工制备时也可用于高温高压环境中进行应力腐蚀测试。