一种矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验的环境箱装置

1.一种矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验的环境箱装置，包括筒体(1)、底座(2)、封盖(3)，筒体(1)同底座(2)固接，筒体(1)同封盖(3)可移动连接，其特征在于，还包括上密封连接头(7)，该上密封连接头(7)同封盖(3)间隙配合，可以无摩擦运动，上密封连接头入筒体(1)内部分设有一安装槽(71)，安装槽(71)截面同矩形试样(8)头部形状相适应以与之固接；
下密封连接头包括一上部(5)，该下密封连接头上部(5)同底座(2)连接，下密封连接头上部(5)入筒体(1)，内部设有一安装槽(51)，安装槽(51)截面同矩形试样(8)头部形状相适应以与之固接。
2.根据权利要求1所述的矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，其特征在于，所述矩形试样上密封连接头安装槽(71)和下密封连接头安装槽(51)截面大于试样(8)截面，边界距离为1.5～3mm。
3.根据权利要求1所述的矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，其特征在于，所述下密封连接头还包括一下部(6)设于底座(2)之下，所述下密封连接头上部(5)与下部(6)通过螺纹与底座(2)固接。
4.根据权利要求1所述的矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，其特征在于，所述上密封连接头(7)和下密封连接头上部(5)上设有螺孔(9)，试样(8)通过螺栓孔(9)分别与上密封连接头(7)和下密封连接头(5)固接。
5.根据权利要求1～5中任一所述矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，其特征在于，所述筒体(1)外部套连用以加热与控温的陶瓷加热器。
6.根据权利要求1～5中任一所述矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，其特征在于，所述封盖(3)开有冷凝孔(10)或测温孔(11)。
7.根据权利要求6中所述矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，其特征在于，冷凝孔(10)内设有用以冷凝回流以保证筒体内溶液浓度维持恒定的、包缠聚四氟乙烯胶带的冷凝管。
8.根据权利要求7中所述矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，其特征在于，所述测温孔(11)内设有木塞或缠绑密封带的温度计。
9.根据权利要求1～5中任一所述矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，其特征在于，所述筒体、底座和封盖的材质为2205双相不锈钢。

一种矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验的环境箱装置\n技术领域\n[0001] 本发明是一种专门适用矩形截面试样的慢拉伸应力腐蚀试验的环境箱体，用于矩形截面试样的慢拉伸应力腐蚀试验。涉及材料的应力腐蚀试验技术，特别适用于矩形截面试样在常温或有特定温度要求的腐蚀介质存在条件下的慢拉伸应力腐蚀试验。\n背景技术\n[0002] 应力腐蚀开裂在机械设备失效中占有较大比例。正确评定材料的抗应力腐蚀性能，提高产品质量具有重要意义。\n[0003] 从上个世纪开展应力腐蚀开裂研究以来，出现了形式繁多的试样形式和相应的试验机，以及标准的各类试验方法。通常，不同的试样针对不同的试验目的，包括：测试应力腐蚀开裂的敏感性、应力腐蚀裂纹扩展速率(da/dt)、应力腐蚀开裂的临界应力σc、或应力腐蚀的应力强度因子起始值KISCC(也是临界值)。现有的应力腐蚀开裂的试验方法大体有以下几类：\n[0004] (1)恒位移下的应力腐蚀开裂试验；(2)WOL试样；(3)恒载荷下的应力腐蚀开裂试验；(4)恒应变速率慢拉伸试验法。\n[0005] 其中，恒应变速率慢拉伸试验法用特制的圆棒形拉伸试样或板形试样，两端夹持在特制的拉伸试验机上，试样外套上腐蚀介质的环境箱，加载时保持恒定而缓慢的应变速率。如果被试材料对此介质有应力腐蚀倾向，则会在持续不断的塑性应变变形过程中萌生应力腐蚀裂纹，并不断扩展，最好促使试样发生断裂。这种试验方法的特点主要是人为施加给试样连续的缓慢的塑性应变，并保持这个应变速率为恒定的。如果发生了应力腐蚀开裂，最终试样的断口为宏观的脆性断口，如果没有发生应力腐蚀开裂，则最终是在塑性应变相当大之后形成有明显颈缩的塑性断口。这种试验亦被简称为“慢拉伸”试验，并被认为是一种可靠的应力腐蚀开裂快速试验法，结果准确可靠，对应力腐蚀试验具有较高的灵敏度，特别适合于实验室进行材料的快速筛选。现有的慢拉伸应力腐蚀实验，其式样都采用两面车螺纹的圆柱试样，以便于与环境箱体进行螺纹密封，其夹头形状如图1所示，圆柱试样一头嵌入内螺纹，圆柱试样外部车有外螺纹。但是由于圆柱试样不便于对其表面进行处理，故往往会限制研究的内容和深度，本发明就是为了设计一种能够用于片状试样的慢拉伸应力腐蚀环境箱装置，以达到既能便于在试样表面进行各类处理又能使其与环境箱进行良好密封的双重目的。\n[0006] 慢拉伸应力腐蚀试验由于其快速、准确的特点，被广泛应用于材料抗应力腐蚀开裂能力的检测。应力腐蚀顾名思义必须同时存在应力和腐蚀环境，二者缺一不可。而在万能拉伸试验机上进行的慢拉伸应力腐蚀试验面临的关键问题就是环境箱体的设计及其与试样、拉伸试验机的连接和密封。本发明针对矩形截面试样与环境箱难于连接密封的难题提出了一种全新的设计方式。\n发明内容\n[0007] 为克服矩形截面试样在应力腐蚀试验过程中难于与环境箱密封连接的难题，本发明要解决的技术问题是提供一种矩形截面试样应力腐蚀试验环境箱系统。\n[0008] 本发明的目的是通过以下措施来实现的：\n[0009] 一种矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，包括筒体、底座、封盖，筒体同底座固接，筒体同封盖可移动连接，还包括上密封连接头，该上密封连接头同封盖间隙配合，可以无摩擦运动，上密封连接头入筒体内部分设有一安装槽，安装槽截面同矩形试样头部形状相适应以与之固接；\n[0010] 下密封连接头包括一上部，该下密封连接头上部同底座连接，下密封连接头上部入筒体，内部设有一安装槽，安装槽截面同矩形试样头部形状相适应以与之固接。\n[0011] 进一步，所述矩形试样上密封连接头安装槽和下密封连接头安装槽截面大于试样截面，边界距离为1.5～3mm。\n[0012] 进一步，所述下密封连接头还包括一下部设于底座之下，所述下密封连接头上部与下部通过螺纹与底座固接。\n[0013] 进一步，所述上密封连接头和下密封连接头上部上设有螺孔，试样通过螺栓孔分别与上密封连接头和下密封连接头固结。\n[0014] 进一步，所述筒体外部套连用以加热与控温的陶瓷加热器。\n[0015] 进一步，所述封盖开有冷凝孔或测温孔。\n[0016] 进一步，冷凝孔内设有用以冷凝回流以保证筒体内溶液浓度维持恒定的、包缠聚四氟乙烯胶带的冷凝管。\n[0017] 进一步，所述测温孔内设有木塞或缠绑密封带的温度计。\n[0018] 进一步，所述筒体、底座和封盖的材质为2205双相不锈钢。\n[0019] 该慢拉伸应力腐蚀试验环境箱装置，它是由筒体、底座、封盖和上下密封连接头共五部分组成，并可根据需要在筒体外部缠绕连有控温装置的陶瓷加热器。其特征在于：筒体、底座和封盖采用具有良好热传导性和耐蚀性的2205双相不锈钢加工制作。筒体与底座采用焊接连接，封盖与筒体间采用螺栓连接。底座和封盖上分别开有通入密封连接头的螺纹孔和通孔。封盖上还开有接入温度计和冷凝管的孔位。上下密封连接头也采用2205双相不锈钢制作。其中上连接头开有矩形试样安装槽，安装槽与试样形状一致，但尺寸比试样外扩1.5～3mm，这是为了今后在试样头部涂抹密封硅胶或缠绑密封带所预留的空间。安装时，通过试样头部的通孔和夹头上的螺纹孔采用螺栓将试样与夹头连接牢靠，下连接夹头分为上下两部分，其中上部分与上夹头结构基本相似，只不过由于下密封连接头同时负有密封筒体的责任，故而与筒体连接处采用了密封性较好的螺纹连接。下连接头下部分为连接筒体和拉伸试验机的转换体，需要承受较大作用力故也采用了螺纹连接。\n[0020] 本发明的有益效果为：\n[0021] 本发明通过设置内设截面同试样相适应安装槽的上、下密封连接头，实现了板形试样的稳定夹持和筒体密封的问题，该装置易于制造加工，存放、安装方便，使用简单，操作可控性好。\n[0022] 本发明上下连接头上所开的矩形试样安装槽的截面形状与试样截面形状相适应，但尺寸比试样截面外扩1.5～3mm，为了今后在试样头部涂抹密封硅胶或缠绑密封带所预留的空间。\n[0023] 本发明通过转换结构与筒体采用了密封性较好的螺纹连接实现下密封连接头对筒体的密封和筒体自重的负重。\n[0024] 本发明通过筒体外套连用以加热与控温的陶瓷加热器以实现腐蚀液温度调节。\n[0025] 本发明中塞入冷凝孔的冷凝管外包缠聚四氟乙烯胶带，以进行冷凝回流保证筒体内溶液浓度维持恒定。\n[0026] 本发明塞入测温孔的温度计需嵌入木塞或外缠绑密封带，以堵塞测温孔，以防止溶液在测温孔大量挥发。\n附图说明\n[0027] 图1是现有的圆柱形试样慢拉伸应力腐蚀实验环境箱的夹头形状示意图；\n[0028] 图2是慢拉伸应力腐蚀试验环境箱剖面示意图；\n[0029] 图3是选定的比例拉伸试样示意图；\n[0030] 图4是底座示意图，其中，图4-1为底座的俯视图，图4-2为A-A剖视图；\n[0031] 图5是封盖示意图，其中，图5-1为封盖俯视图，图5-2为B-B剖视图；\n[0032] 图6是筒体示意图，其中，图6-1为筒体俯视图，图6-2为C-C剖视图；\n[0033] 图7是上密封连接头示意图，其中，图7-1为上密封连接头主视图，图7-2为上密封连接头俯视图，图7-3为D-D剖视图；\n[0034] 图8是下密封连接头上部示意图，其中，图8-1为下密封连接头上部主视图，图8-2为下密封连接头上部俯视图，图8-3为下密封连接头上部E-E剖视图；\n[0035] 图9是下密封连接头下部示意图，其中，图9-1为下密封连接头下部主视图，图9-2为下密封连接头下部俯视图。\n具体实施方式\n[0036] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但不应该以此限制本发明的保护范围。\n[0037] 本发明的环境箱装置可以安装到现有的万能试验机(即拉伸试验机)上实现加载。\n[0038] 具体实施，参加附图2～9所示，包括筒体1、底座2、封盖3、上密封连接头7和下密封连接头。筒体1同底座2通过焊接工艺连接，筒体1同封盖3可移动连接。筒体1外部套连用以加热与控温的陶瓷加热器。封盖3可开有冷凝孔10或测温孔11：冷凝孔10内设有用以冷凝回流以保证筒体内溶液浓度维持恒定的、包缠聚四氟乙烯胶带的冷凝管；测温孔(11)内设有木塞或缠绑密封带的温度计。\n[0039] 上密封连接头7同封盖3间隙配合，可以无摩擦运动，上密封连接头入筒体1内部分设有一安装槽71，安装槽71截面同矩形试样8头部形状相适应以与之通过定位孔进行螺栓连接；下密封连接头由上部5和下部6组成，该下密封连接头上部5同底座2连接，下密封连接头上部5入筒体1，内部设有一安装槽51，安装槽51截面同矩形试样8头部形状相适应通过通过定位孔进行螺栓连接。下密封连接头下部6设于底座2之下，下密封连接头上部5与下部6通过螺纹与底座2固接，通过转换结构与筒体采用了密封性较好的螺纹连接实现下密封连接头对筒体的密封和筒体自重的负重。\n[0040] 矩形试样上密封连接头安装槽71和下密封连接头安装槽51略截面大于试样8截面，边界距离为1.5～3mm，以为试样头部涂抹密封硅胶或缠绑密封带预留空间。\n[0041] 使用时，先将试样8的下部与下密封连接头上部5通过螺栓孔9连接固定好，然后将下密封连接头上部5与下部6通过螺纹与底座拧紧固定。这时可将环境箱体放在万能试验机上并通过下夹头下部6夹紧固定。固定好筒体后，将试样8与上密封连接头7通过螺栓孔9连接固定。注入腐蚀环境液，液位高度应保证在加载过程中试样平行段始终浸在溶液中。若腐蚀液有温度要求，可在筒体1外部套上连有控温装置的陶瓷加热器来进行加热与控温。上述步骤完成后将封盖3与筒体1通过螺栓4进行密封。其中上密封连接头7与封盖3之间为间隙配合，间隙极小只要能保证二者可以作无摩擦滑动即可。封盖3上可根据需要开有测温孔11，将温度计嵌入木塞后者缠绑密封带后再塞入孔11进行测温防止溶液在测温孔大量挥发。冷凝管包缠聚四氟乙烯胶带后塞入冷凝孔10进行冷凝回流以保证筒体内溶液浓度维持恒定。尺寸比试样截面外扩1.5～3mm。\n[0042] 加载过程通过万能拉伸试验机夹持上密封连接头7向上拉伸实现，试验拉伸速率-1 -7 -1\n应符合GB-T15970.7-2000中对于慢应变速率拉伸试验的规定，范围为10 ～10 S ，通常-6 -1\n优先试用10 S 。\n[0043] 本发明装置与现有技术相比具有的优点是：\n[0044] 1、设计了一种合理的机构，在使用矩形截面试样做慢拉伸试验的同时保证了良好的试验稳定性和筒体密封性能。\n[0045] 2、易于制造加工，存放、安装方便，使用简单，操作可控性好。\n[0046] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。