本实用新型专利技术公开了一种具有三维对称结构的管状径向加载试样，解决现有技术中管材应力加载不便、不同表面状态试样应力腐蚀实验对比繁琐、实验管材用量大、高压釜有效实验空间少等问题。将管材试样加工成三维对称结构，然后对其进行加载；通过螺栓加载的方式改变管材直径，从而实现在管材试样表面施加不同水平的应力，研究管材样品不同应力条件下的应力腐蚀开裂行为。本实用新型专利技术试样的应力腐蚀实验对比方便，实验结果可信度高，并可节省材料用量、提高实验效率，尤其适用于研究受表面状态影响显著的传热管应力腐蚀开裂行为。的传热管应力腐蚀开裂行为。的传热管应力腐蚀开裂行为。
【技术实现步骤摘要】
一种具有三维对称结构的管状径向加载试样
[0001]本技术涉及管状径向加载试样，具体为一种具有三维对称结构的管状径向加载试样。
技术介绍
[0002]蒸汽发生器是反应堆核电站一回路、二回路的边界，它将反应堆产生的热量通过一回路传递给蒸汽发生器二次侧，产生蒸汽推动汽轮机做功。同时，它又是分隔一次侧和二次侧介质的屏障，避免一回路的放射性物质进入二回路，它对于核电站的安全运行非常重要。统计资料表明：蒸汽发生器传热管因受应力腐蚀开裂而发生失效是最为严重的。
[0003]为减轻蒸汽发生器传热管的应力腐蚀开裂，主要采取两方面措施：一方面是严格控制回路中的水化学，另一方面是研发更加耐蚀的合金，且合金的不同加工工艺、热处理工艺和表面状态对应力腐蚀开裂有较大影响，但是这些改进措施的有效性都需要通过实验室中大量的应力腐蚀实验验证。模拟核电环境的高温高压应力腐蚀实验的周期较长，一般进行高温高压实验的高压釜容积只有5L左右，有效实验空间极其有限，所能放置的样品也十分有限，从而导致实验效率偏低，实验数据量偏少，实验结果说服力不足。另外，在对比相同应力条件下不同表面状态对应力腐蚀开裂影响时，不可避免要引入因测量误差而带来应力状态的偏差。因此，为了节约材料、节省实验设备资源，且能在相同应力分布状态下进行较为精确的对比研究，设计了具有三维对称结构的管状径向加载试样。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种具有三维对称结构的管状径向加载试样，该试样能较为精确控制两个测试面的应力状态分布，能对比不同应力状态和利用对称结构研究相同应力不同表面状态的应力腐蚀开裂行为，同时节约材料和实验设备资源。
[0005]本技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种具有三维对称结构的管状径向加载试样，包括试样本体，其特征是，所述试样本体为柱形结构，所述试样本体包括测试面和加载面，所述测试面的上下两端设置有弧形凹陷结构，所述加载面的中部设置有螺栓孔，用于穿设螺栓进行加载；所述测试面包括测试面一和测试面二，所述加载面包括加载面一和加载面二，所述测试面一和测试面二对称布置，所述加载面一和加载面二对称布置，所述测试面一、加载面一、测试面二、加载面二顺次连接。
[0006]进一步的，所述弧形凹陷结构的两端截面宽度大于其中部截面宽度，所述测试面与加载面的连接线之间相平行。
[0007]进一步的，所述试样本体的外径在10mm
–
30mm之间，且其外径与壁厚的比值在10-25之间。
[0008]进一步的，所述试样本体的高度与其外径之比在0.95-1.05之间；所述测试面的高度与试样本体的高度之比在0.45-0.55之间；所述测试面的宽度与试样本体的外径之比在
0.23-0.28之间；所述螺栓孔的孔径与测试面的高度之比在0.5-0.6之间。
[0009]本技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
[0010]1、通过截取管材，加工成本技术的三维对称结构，利用有限元模拟计算样品表面的应力和应变分布状态，应力/应变计算精确、实验可控。
[0011]2、利用对称结构产生的相同应力状态，可用来研究具有环向不均匀性的管材应力腐蚀行为。
[0012]3、本技术可以提高材料利用率，从而节约材料。
[0013]4、本技术可以在实验室高压釜有限的空间中放入更多的样品数量，节约实验设备资源，提高实验效率，增加实验数据量，提高结果可靠性。
[0014]5、本技术充分利用管材的对称结构进行加载，可用来对比研究相同应力状态、电位等条件下不同表面状态的应力腐蚀开裂行为，减少实验误差，尤其适用于研究受表面状态影响显著的传热管应力腐蚀开裂行为。
附图说明
[0015]图1为按照690合金管材尺寸设计的试样三视图。其中：（a）为主视图；（b）为侧视图；（c）为俯视图。
[0016]图2为图1的690合金管材试样的立体结构示意图。
[0017]图中：试样本体1、测试面2、测试面一21、测试面二22、弧形凹陷结构23、加载面3、加载面一31、加载面二32、螺栓孔33、连接线4。
具体实施方式
[0018]下面结合附图并通过实施例对本技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。
[0019]实施例1。
[0020]参见图1至图2，本实施例中，一种具有三维对称结构的管状径向加载试样，包括试样本体1，试样本体1为柱形结构，试样本体1包括测试面2和加载面3，测试面2的上下两端设置有弧形凹陷结构23，加载面3的中部设置有螺栓孔33，用于穿设螺栓进行加载；测试面2包括测试面一21和测试面二22，加载面3包括加载面一31和加载面二32，测试面一21和测试面二22对称布置，加载面一31和加载面二32对称布置，测试面一21、加载面一31、测试面二22、加载面二32顺次连接。
[0021]本实施例中，弧形凹陷结构23的两端截面宽度大于其中部截面宽度，测试面2与加载面3的连接线4之间相平行。
[0022]本实施例中，试样本体1的外径在10mm
–
30mm之间，且其外径与壁厚的比值在10-25之间。
[0023]本实施例中，试样本体1的高度与其外径之比在0.95-1.05之间；测试面2的高度与试样本体1的高度之比在0.45-0.55之间；测试面的宽度与试样本体1的外径之比在0.23-0.28之间；螺栓孔33的孔径与测试面2的高度之比在0.5-0.6之间。
[0024]实验方法，将管材试样加工成上述具有三维对称结构的管状径向加载试样的结构（如图1、图2所示），然后对其进行加载，通过螺栓加载的方式改变试样本体1的直径，研究不
同应力状态下管材的应力腐蚀开裂行为；
[0025]管材试样加工成的对称结构包括上下对称（如图1（a）主视图；（b）侧视图所示）、左右对称（如图1（a）主视图；（c）俯视图所示）和前后对称（如图1（b）为侧视图；（c）为俯视图所示）。
[0026]加工成对称结构的目的是充分利用管材的对称结构，其作用是在管材试样的两个测试面中产生相同的应力/应变场，既节约材料又便于实验结果对比。
[0027]试样本体1中测试面一21和测试面二22的应力状态分布是对称的，在相同的应力条件下，可根据实验需要将一个试样的两个测试面（测试面一21、测试面二22）加工成不同表面状态，如喷丸、抛光、机械打磨和激光熔覆等，对比研究不同材料表面状态和材料表面处理工艺的应力腐蚀开裂行为。
[0028]将试样本体1浸泡于腐蚀溶液中，在浸泡实验过程中，整个试样本体1的电位是一致的，对比测试面一21、测试面二22的应力腐蚀开裂行为更为可靠。
[0029]实施例2。
[0030]下面以690合金管材为例，利用该三维对称结构的管状径向加载试样进行的应力腐蚀开裂实验步骤如下：
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有三维对称结构的管状径向加载试样，包括试样本体（1），其特征是，所述试样本体（1）为柱形结构，所述试样本体（1）包括测试面（2）和加载面（3），所述测试面（2）的上下两端设置有弧形凹陷结构（23），所述加载面（3）的中部设置有螺栓孔（33），用于穿设螺栓进行加载；所述测试面（2）包括测试面一（21）和测试面二（22），所述加载面（3）包括加载面一（31）和加载面二（32），所述测试面一（21）和测试面二（22）对称布置，所述加载面一（31）和加载面二（32）对称布置，所述测试面一（21）、加载面一（31）、测试面二（22）、加载面二（32）顺次连接；所述试样本...
【专利技术属性】
技术研发人员：郦晓慧，王俭秋，韩恩厚，郭延军，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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