超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種材料力學性能測試技術領域的疲勞性能測試裝置，尤其是涉及一種超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置。
【背景技術】
[0002]核電作為一種高效、經濟、環保的能源，在解決能源危機、保護環境方面具有顯著優勢，超臨界水冷堆具有熱效率高、結構可靠、安全經濟等優點。超臨界水氧化法是近年來興起的一種新型高效的廢水、廢物處理技術，它的適用范圍很廣，可以處理各種工業廢水、城市污水以及人類代謝污物，具有良好的發展前景。對于工作在超臨界水中的材料，需要測試其服役環境的力學性能，完善材料性能數據庫，以擴展其使用范圍。
[0003]材料疲勞即其在循環加載下，在某點或某些點產生局部的永久性損傷，并在一定循環次數后形成裂紋、或使裂紋進一步擴展直到完全斷裂的現象；高溫、氧化腐蝕介質等在疲勞過程中能促進裂紋的形成和加快裂紋的擴展。
[0004]服役環境中材料的疲勞特性作為工程項目實施中不可或缺的參考數據具有重要意義。測試材料在超臨界水環境中的疲勞性能對于其構件在設計運行期內安全服役至關重要。超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置，可測試材料在超臨界水(T>373.85°C，P>22.1MPa)中疲勞性能，結合其組織結構變化，可評價其使用性能。
[0005]目前，在通常環境下材料疲勞測試裝置及其測試技術已比較成熟，如電液伺服疲勞試驗機。電液伺服疲勞試驗機主要包括試驗臺架、試樣的固定臺、為試樣提供載荷動力的作動器，作動器上端安裝有載荷傳感器、位移傳感器。試驗臺架的底座上垂直固定安裝有2根相互平行的立柱，立柱的上端部水平固定安裝有橫梁，固定臺安裝在試驗臺架的底座上，試樣安裝在固定臺上，試樣上安裝有微應變測試系統。作動器下端安裝有加力桿，加力桿位于試樣的上方，作動器穿過試驗臺架的橫梁軸向移動，作動器通過加力桿向試樣施加載荷。該裝置只能夠在常態環境下完成試樣材料疲勞性能測試，無法在超臨界水氧化環境中進行材料疲勞性能測試。
【實用新型內容】
[0006]為了克服現有電液伺服疲勞試驗機無法滿足超臨界水氧化環境中進行材料疲勞性能測試的不足，本實用新型提供一種超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置包括試樣、固定臺、試驗臺架、為試樣提供載荷動力的作動器，試樣固定安裝在固定臺上；作動器上安裝有載荷傳感器、位移傳感器；試樣上安裝有微應變測試系統；試驗臺架的底座上垂直固定安裝有2根相互平行的立柱，立柱的上端部水平固定安裝有橫梁。
[0008]試驗臺架的底座上固定安裝有反應釜，反應釜的釜體和釜蓋之間密封且固定連接；固定臺固定安裝在釜體內的底部，位于試樣上方的加力桿與作動器下端固定連接；加力桿垂直穿過釜蓋，作動器垂直穿過橫梁，作動器和加力桿可軸向移動。
[0009]反應釜安裝有連通釜內外的注水管道，反應釜的上部安裝有安全閥、壓力傳感器，反應釜上部設置有排氣閥，反應釜內軸向安裝有電加熱管、中空管，沿中空管軸向安裝有2個或2個以上的測溫電阻。
[0010]釜體為多層真空結構，釜體側面設置有觀察窗。釜蓋為雙層真空結構，釜蓋設置有水冷循環機構，安全閥、壓力傳感器固定安裝在釜蓋上。
[0011 ] 加力桿與釜蓋之間的密封采用往復式動密封機構，加力桿設置有水冷機構。
[0012]本實用新型的有益效果是，設計合理，結構安全，運行平穩、準確，微應變測試系統通過高溫高壓反應釜實時測量試樣應變大小與所受載荷的關系，完成超臨界水氧化環境下材料疲勞性能測試。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置結構示意圖。
[0014]圖中:1.橫梁，2.底座，3.固定臺，4.加力桿，5.作動器，6.反應釜，7.注水管道，
8.觀察窗，9.電加熱管，10.安全閥，11.試樣，12.測溫電阻，13.排氣閥，14.壓力傳感器，15.立柱，16.釜體，17.釜蓋，18.中空管。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。但是，本領域技術人員應該知曉的是，本實用新型不限于所列出的【具體實施方式】，只要符合本實用新型的精神，都應該包括于本實用新型的保護范圍內。
[0016]本實用新型超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置包括試驗臺架、反應釜6、試樣11、固定臺3，試樣11固定安裝在固定臺3上；還包括:為試樣提供載荷動力的作動器5 ;作動器5上安裝有載荷傳感器、位移傳感器，分別用于監控作動器5的載荷和位移變化值；試樣11上安裝有微應變測試系統。
[0017]參見附圖1。試驗臺架為剛性框架結構，試驗臺架的底座2上垂直固定安裝有2根相互平行的立柱15，立柱15的上端部水平固定安裝有橫梁I。在試驗臺架的底座2上固定安裝有反應釜6，通常采用螺栓固定連接。反應釜6的釜體16和釜蓋17之間密封并且通過螺栓固定連接。釜體16為多層真空結構，通常采用SUS304L不銹鋼材料焊接制造；為了減少反應釜16內外的熱傳導，還可以在釜體16外設置保溫層。在釜體16的側面設置有觀察窗8，以便于觀察反應釜16內的液面位置。釜蓋17為雙層真空結構，通常采用SUS304L不銹鋼材料焊接制造，釜蓋17設置有水冷循環機構。
[0018]試樣11固定安裝在固定臺3上，固定臺3固定安裝在!!體16內的底部，位于試樣11上方的加力桿4與作動器5下端固定連接。加力桿4垂直穿過釜蓋17，作動器5垂直穿過橫梁1，作動器5和加力桿4可軸向移動。加力桿4與釜蓋17之間的密封采用往復式動密封機構，加力桿4設置有水冷機構，避免因局部溫度過高導致密封件失效。
[0019]為了保證在測試過程中反應釜6內維持超臨界水氧化環境，反應釜6安裝有聯通藎內外的注水管道7。反應藎6內軸向安裝有電加熱管9，反應藎6內的水溫由電加熱管9加熱并控制。反應釜6內軸向還安裝有中空管18，沿中空管18軸向安裝有2個或2個以上的測溫電阻12，安裝在不同高度的測溫電阻12實時監控釜內水溫狀況。
[0020]反應釜6的上部安裝有安全閥10、壓力傳感器14，通常將安全閥10、壓力傳感器14固定安裝在釜蓋17上。反應釜6的上部設置有排氣閥13，壓力傳感器14通過控制排氣閥13上的電磁閥控制反應釜內壓力，當反應釜內壓力高于設定值時，壓力傳感器14控制電磁閥打開排氣閥13，使反應釜內壓力降至設定值范圍內。當反應釜內壓力高于安全閥10的設定值時，安全閥10自動開啟，避免由于釜內壓力過高引發爆炸。
[0021]本實用新型超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置的工作過程是:
[0022]作動器5連接加力桿4，并通過加力桿4向試樣11加載力學載荷；試樣11所受載荷和位移信號分別傳遞至作動器5的載荷傳感器和位移傳感器，同時通過與試樣11連接的微應變測試系統測量試樣11的應變值，并把數據實時傳遞至計算機進而進行疲勞測試。試驗過程中，測溫電阻12實時監控反應釜6內不同高度位置的溫度，確保在試驗過程中試樣11浸沒在超臨界水中，測試環境符合要求。
[0023]本實用新型利用反應釜提供超臨界水氧化環境，實現高溫高壓環境下材料疲勞性能的測量，具有結構可靠、運行平穩、測試準確、智能化程度高等特點。
[0024]應該注意的是上述實施例是示例而非限制本實用新型，本領域技術人員將能夠設計很多替代實施例而不脫離本專利的權利要求范圍。
【主權項】
1.一種超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置，包括試樣、固定臺、試驗臺架、為試樣提供載荷動力的作動器，試樣固定安裝在固定臺上；作動器上安裝有載荷傳感器、位移傳感器；試樣上安裝有微應變測試系統；試驗臺架的底座上垂直固定安裝有2根相互平行的立柱，立柱的上端部水平固定安裝有橫梁，其特征是: 所述試驗臺架的底座(2)上固定安裝有反應釜￠)，反應釜￠)的釜體(16)和釜蓋(17)之間密封且固定連接； 所述固定臺⑶固定安裝在釜體(16)內的底部，位于試樣(11)上方的加力桿⑷與作動器(5)下端固定連接；加力桿(4)垂直穿過釜蓋(17)，作動器(5)垂直穿過橫梁(1)，作動器(5)和加力桿(4)可軸向移動； 所述反應釜(6)安裝有連通釜內外的注水管道(7)，反應釜(6)的上部安裝有安全閥(10)、壓力傳感器(14)，反應釜(6)上部設置有排氣閥(13)，反應釜(6)內軸向安裝有電加熱管(9)、中空管(18)，沿中空管(18)軸向安裝有2個或2個以上的測溫電阻(12)。
2.根據權利要求1所述超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置，其特征是:所述釜體(16)為多層真空結構，釜體(16)側面設置有觀察窗(8)。
3.根據權利要求2所述超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置，其特征是:所述釜蓋(17)為雙層真空結構，釜蓋(17)設置有水冷循環機構，所述安全閥(10)、壓力傳感器(14)固定安裝在釜蓋(17)上。
4.根據權利要求1所述超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置，其特征是:所述加力桿(4)與釜蓋(17)之間的密封采用往復式動密封機構，加力桿(4)設置有水冷機構。
【專利摘要】一種超臨界水氧化環境材料疲勞性能測試裝置。為了克服現有電液伺服疲勞試驗機無法滿足超臨界水氧化環境中進行材料疲勞性能測試的不足，本實用新型的試驗臺架底座上固定安裝有反應釜，反應釜的釜體和釜蓋之間密封且固定連接；固定臺固定安裝在釜體內的底部，位于試樣上方的加力桿與作動器下端固定連接；加力桿垂直穿過釜蓋，作動器垂直穿過橫梁，作動器和加力桿可軸向往復運動；反應釜安裝有連通釜內外的注水管道，反應釜的上部安裝有安全閥、壓力傳感器，反應釜上部設置有排氣閥，反應釜內軸向安裝有電加熱管、測溫電阻。其有益效果是設計合理，結構安全，運行平穩、準確，通過高溫高壓反應釜提供超臨界水氧化環境，進行材料疲勞性能測試。
【IPC分類】G01N3-00
【公開號】CN204302086
【申請號】CN201420850165
【發明人】韓石磊, 李鵬遠, 侯炳林, 張騰, 陳輝, 孫振超
【申請人】核工業西南物理研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月29日