一种循环加载氢渗透实验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种循环加载氢渗透实验装置及其使用方法，装置包括下本体、上本体和弯曲夹具组件；下本体为顶端敞口的中空壳体，具有下腔体；上本体具有上下贯穿呈长方体状的上腔体；上本体底部具有两条向下凸出且平行的轨道本体；上本体与下本体可拆卸固定连接，固定时，其轨道本体伸入下腔体；弯曲夹具组件包括两个顶件块、上压头和加载柱；两个顶件快均置于轨道中，分别堵住轨道的两端，试样制成与上腔体等宽且短于上腔体的板状件，放置在两个顶件块上，隔离上腔体和下腔体，固定在加载柱底端的上压头置于试样上，加载柱向下施压，试样在顶件凸起和压件凸起的作用下逐渐弯曲。本发明专利技术具有操作方便、应用灵活等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种循环加载氢渗透实验装置及其使用方法
本专利技术属于金属材料性能测试
，涉及一种氢渗透实验装置，尤其涉及一种循环加载氢渗透实验装置及其使用方法。
技术介绍
随着金属材料的广泛应用，金属材料的性能变得至关重要，尤其是钢的使用在海洋工程上更为突出，由于海水的特殊性，容易使钢材产生氢脆现象，氢脆现象是指由于氢以原子状态渗入金属内，在金属内部再结合成分子而产生很高的压力，严重时会导致表面鼓包或皱折，从而使钢的优越性能丧失，因此，对影响氢渗透现象因素的研究，对氢渗透的作用机理和安全防护等方面具有重要的意义。目前，氢渗透试验大多采用电化学渗透方法测定氢在金属结构中的扩散行为，用电化学充氢方法可获得比实际工况条件苛刻的氢浓度，更能模拟反应器的停工状态，且试验装置相对简易，故该方法更适合材料多场耦合环境下氢脆的研究，然而现有技术中大多无法实现试件拉伸与电化学反应同时进行，同时外加循环很难达到恒定，不能准确的进行氢渗透曲线的测定，此外，外加循环机构与电解槽也难以连接，现有设备难以实现慢拉伸与电化学腐蚀设备间的良好配合，可选试样A种类局限较大。
技术实现思路
本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置及其使用方法，以克服现有技术的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，具有这样的特征：包括下本体、上本体和弯曲夹具组件；下本体为顶端敞口的中空壳体，具有下腔体；上本体具有上下贯穿呈长方体状的上腔体；上本体底部具有两条向下凸出且平行的轨道本体，分别位于上腔体底端开口的两侧，且长于上腔体，轨道本体底面的内侧具有向内侧延伸的轨道底边，两个轨道本体及其轨道底边构成顶件块的轨道；上本体与下本体可拆卸固定连接，固定时，其轨道本体伸入下腔体；弯曲夹具组件包括两个顶件块、上压头和加载柱；两个顶件块均夹在两个轨道本体之间、置于轨道底边上，顶件块可在轨道中滑动；顶件块的内侧具有一条沿垂直于轨道方向设置的凹槽，凹槽外侧部分的顶件块顶面与上本体底面相切，凹槽内侧部分的顶件块顶面呈向上拱起的弧面，构成条状的顶件凸起；上压头为长度和宽度均小于上腔体的板体，上压头的底面具有一条或两条沿垂直于轨道方向设置的、向下凸出的压件凸起；加载柱竖直设置，可上下移动，上压头与加载柱的底端可拆卸固定连接，固定后可随其上下移动；两个顶件快均置于轨道中，分别堵住轨道的两端，试样制成与上腔体等宽且短于上腔体的板状件，放置在两个顶件块上，隔离上腔体和下腔体，固定在加载柱底端的上压头置于试样上，加载柱向下施压，试样在顶件凸起和压件凸起的作用下逐渐弯曲。进一步，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，还可以具有这样的特征：其中，上本体还具有上下贯穿的上本体电极插孔，上本体电极插孔与下腔体相通；上腔体的顶部开口配有双向开合的盖板，在加载柱周围覆盖上腔体开口，盖板具有两个上下贯穿的盖板电极插孔；装置还包括电极组件；电极组件包括饱和甘汞电极和两个铂电极，饱和甘汞电极和一个铂电极分别通过两个盖板电极插孔插入上腔体中的充氢溶液中，另一铂电极通过上本体电极插孔插入下腔体中的逸氢溶液中；加载柱的顶端设有U型端子；上本体的侧壁具有上出液口，充氢溶液可从上腔体的顶端开口注入，自上出液口排出；下本体的侧壁具有下进液口和下出液口，逸氢溶液可从下进液口注入，自下出液口排出；上出液口、下进液口和下出液口均配有堵塞。进一步，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，还可以具有这样的特征：还包括电磁感应线圈和温控箱；电磁感应线圈套在固定后的上本体和下本体外，电磁感应线圈与温控箱连接，温控箱控制其加热温度。进一步，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，还可以具有这样的特征：还包括支架和电机；支架包括底座和电机架；底座上具有带外螺纹的定位凸起，下本体的底部具有带螺纹的定位凹槽，下本体可通过其定位凹槽螺纹连接固定在底座的定位凸起上；电机架固定在底座上，电机固定安装在电机架上，当下本体和上本体固定在底座上时，电机位于上本体的正上方，加载柱固定在电机的下端，电机可带动加载柱上下移动。进一步，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，还可以具有这样的特征：其中，每个顶件块配有一个丝杆；丝杆为具有头部和带有外螺纹杆体的杆件；顶件块外端具有开口朝向侧面的横向T型槽，横向T型槽与丝杆相匹配，丝杆的头部和部分杆体可从侧面水平地嵌入顶件块内；下本体的相对的两侧分别设有带内螺纹的顶件块定位孔，分别与两个嵌入在顶件块中的丝杆一一对应且并匹配，丝杆可螺纹连接在对应顶件块定位孔中，外端穿出下本体；顶件块置于轨道中，其丝杆从对应的顶件块定位孔中旋出，旋转丝杆外端，可移动顶件块在轨道中的位置。进一步，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，还可以具有这样的特征：其中，压件凸起的数量为两个，对称位于上压头的两侧。进一步，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，还可以具有这样的特征：其中，压件凸起的数量为一个，位于上压头的中间位置。进一步，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，还可以具有这样的特征：其中，上本体的底面边缘与下本体的上端面具有相匹配的镶嵌结构，上本体可镶嵌在下本体上；装置还具有多个贯穿上本体和下本体的螺钉，上本体与下本体镶嵌后，通过螺钉固定。进一步，本专利技术提供一种循环加载氢渗透实验装置，还可以具有这样的特征：其中，上本体与下本体之间，盖板与上本体之间均垫有密封材料；上本体电极插孔和盖板电极插孔外设有垫圈。本专利技术还提供该循环加载氢渗透实验装置的使用方法，具有这样的特征：包括以下步骤：S1、将下本体固定在支架的底座上；S2、将上本体置于下本体上，与下本体固定，将顶件块安装在轨道中；S3、将试样置于顶件块上，其中，试样为与上腔体等宽且短于上腔体的板状件，板材试样与上腔体接触部分涂有密封防水胶；S4、将加载柱上端与电机连接固定，加载柱下端与上压头连接，驱动电机，使上压头和加载柱缓慢伸进上腔体内，至上压头与试样接触良好，控制电机来设置上压头所需受力范围，使上压头和顶件块能与试样受力均匀紧密贴合，通过加载柱预加载使上压头压紧试样，以达到上下腔体隔绝密封的目的；S5、通过下进液口注入0.2mol/L的NaOH溶液，注入结束后用丁基胶塞堵住；S6、盖上盖板，并从电极孔处安装相应的电极；S7、将电磁感应线圈套在上本体和下本体外壁，电磁感应线圈与温控箱连接，可调节试验环境温度；S8、将一铂电极和加载柱上U型端子分别与恒电位仪相连，另一铂电极和甘汞电极与电化学工作站相连，设定恒电位仪0.2V，首先将试样中残留的可扩散氢全部电离形成阳极电流，当电流逐渐降至1μA后，然后直接从上腔体上方倒入0.2mol/L的H2SO4+0.22g/L硫脲的水溶液充氢，同时记录阳极电流与实践的关系曲线，进行氢渗透实验。本专利技术的有益效果在于：一、本专利技术装置能够满足各种密闭或循环对流溶液环境；通过加载柱和上压头的可拆卸达到既可实施四点弯曲也可实施三点弯曲的实验；通过温控装置来控制溶液的温度。二、本专利技术试样在氢渗透反应装置中进行电化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种循环加载氢渗透实验装置，其特征在于：/n包括下本体、上本体和弯曲夹具组件；/n所述下本体为顶端敞口的中空壳体，具有下腔体；/n所述上本体具有上下贯穿呈长方体状的上腔体；/n上本体底部具有两条向下凸出且平行的轨道本体，分别位于上腔体底端开口的两侧，且长于上腔体，轨道本体底面的内侧具有向内侧延伸的轨道底边，两个轨道本体及其轨道底边构成顶件块的轨道；/n上本体与下本体可拆卸固定连接，固定时，其轨道本体伸入下腔体；/n所述弯曲夹具组件包括两个顶件块、上压头和加载柱；/n两个顶件块均夹在两个轨道本体之间、置于轨道底边上，顶件块可在轨道中滑动；/n顶件块的内侧具有一条沿垂直于轨道方向设置的凹槽，凹槽外侧部分的顶件块顶面与上本体底面相切，凹槽内侧部分的顶件块顶面呈向上拱起的弧面，构成条状的顶件凸起；/n上压头为长度和宽度均小于上腔体的板体，上压头的底面具有一条或两条沿垂直于轨道方向设置的、向下凸出的压件凸起；/n加载柱竖直设置，可上下移动，上压头与加载柱的底端可拆卸固定连接，固定后可随其上下移动；/n两个顶件快均置于轨道中，分别堵住轨道的两端，试样制成与上腔体等宽且短于上腔体的板状件，放置在两个顶件块上，隔离上腔体和下腔体，固定在加载柱底端的上压头置于试样上，加载柱向下施压，试样在顶件凸起和压件凸起的作用下逐渐弯曲。/n...

【技术特征摘要】
1.一种循环加载氢渗透实验装置，其特征在于：
包括下本体、上本体和弯曲夹具组件；
所述下本体为顶端敞口的中空壳体，具有下腔体；
所述上本体具有上下贯穿呈长方体状的上腔体；
上本体底部具有两条向下凸出且平行的轨道本体，分别位于上腔体底端开口的两侧，且长于上腔体，轨道本体底面的内侧具有向内侧延伸的轨道底边，两个轨道本体及其轨道底边构成顶件块的轨道；
上本体与下本体可拆卸固定连接，固定时，其轨道本体伸入下腔体；
所述弯曲夹具组件包括两个顶件块、上压头和加载柱；
两个顶件块均夹在两个轨道本体之间、置于轨道底边上，顶件块可在轨道中滑动；
顶件块的内侧具有一条沿垂直于轨道方向设置的凹槽，凹槽外侧部分的顶件块顶面与上本体底面相切，凹槽内侧部分的顶件块顶面呈向上拱起的弧面，构成条状的顶件凸起；
上压头为长度和宽度均小于上腔体的板体，上压头的底面具有一条或两条沿垂直于轨道方向设置的、向下凸出的压件凸起；
加载柱竖直设置，可上下移动，上压头与加载柱的底端可拆卸固定连接，固定后可随其上下移动；
两个顶件快均置于轨道中，分别堵住轨道的两端，试样制成与上腔体等宽且短于上腔体的板状件，放置在两个顶件块上，隔离上腔体和下腔体，固定在加载柱底端的上压头置于试样上，加载柱向下施压，试样在顶件凸起和压件凸起的作用下逐渐弯曲。


2.根据权利要求1所述的循环加载氢渗透实验装置，其特征在于：
其中，上本体还具有上下贯穿的上本体电极插孔，上本体电极插孔与下腔体相通；
上腔体的顶部开口配有双向开合的盖板，在所述加载柱周围覆盖上腔体开口，盖板具有两个上下贯穿的盖板电极插孔；
装置还包括电极组件；
电极组件包括饱和甘汞电极和两个铂电极，饱和甘汞电极和一个铂电极分别通过两个盖板电极插孔插入上腔体中的充氢溶液中，另一铂电极通过上本体电极插孔插入下腔体中的逸氢溶液中；
所述加载柱的顶端设有U型端子；
所述上本体的侧壁具有上出液口，充氢溶液可从上腔体的顶端开口注入，自上出液口排出；
所述下本体的侧壁具有下进液口和下出液口，逸氢溶液可从下进液口注入，自下出液口排出；
上出液口、下进液口和下出液口均配有堵塞。


3.根据权利要求2所述的循环加载氢渗透实验装置，其特征在于：
还包括电磁感应线圈和温控箱；
电磁感应线圈套在固定后的上本体和下本体外，电磁感应线圈与温控箱连接，温控箱控制其加热温度。


4.根据权利要求3所述的循环加载氢渗透实验装置，其特征在于：
还包括支架和电机；
支架包括底座和电机架；
底座上具有带外螺纹的定位凸起，所述下本体的底部具有带螺纹的定位凹槽，下本体可通过其定位凹槽螺纹连接固定在底座的定位凸起上；
电机架固定在底座上，电机固定安装在电机架上，当下本体和上本体固定在底座上时，电机位于上本体的正上方，所述加载柱固定在电机的下端，电机可带动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，郭孟雨，李一凡，林云雷，杨阳，王安哲，陈金山，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32