[发明专利]应力敏感环境下试样的恒载荷拉伸试验方法及试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料力学性能测试与表征技术领域，具体的是一种应力敏感环境下试样的恒载荷拉伸试验方法，还是一种恒载荷拉伸试验装置。

背景技术

在工程中，材料的拉伸力学性能指标在工程设计、检验检测以及维修养护等方面具有非常重要的参考价值。获取材料拉伸力学性能的一般试验方法即可在材料万能试验机上实现的常规拉伸试验。但在一些特殊环境，如高压氢气、强腐蚀环境，以及一些封闭性环境中，无法采用材料试验机实现上述环境中的力学性能测试。在上述严苛的环境中，材料在应力作用下会对环境的作用(如氢脆、腐蚀等)更加敏感，交互式的作用会加速材料的劣化。由此，能够使材料在载荷作用下加速劣化的环境即可称为应力敏感环境。

以氢能源为例，氢能源属于新兴能源，在我国尚处于起步阶段，有许多基础设施、安全检测、评价方法亟待发展。在材料氢脆敏感性的评价中，国外比较常见的是材料与盛装气体(氢气)之间的相容性评价标准，用于选择抗氢脆金属材料的试验方法(标准代码ISO 11114-4)。该标准中包括圆片试验(A方法)、断裂韧性测试(B方法)及确定钢瓶抗氢致开裂能力的试验方法(C方法)。而我国尚无相关的标准发行。在相关的气瓶生产厂家，已有按照ISO 11114-4标准中C方法进行评价的试验方法在进行，以检测气瓶用钢对材料的抗氢致开裂能力。但在气瓶的设计中，材料的抗拉强度、屈服强度以及在氢环境下的力学性能指标是非常重要的，我国目前尚无相关的试验方法。由于氢气易漏、易燃、易爆的特性，故一般试验方法无法检测材料在高压氢环境下的拉伸力学性能指标。本专利中所设计的试验装置与试验方法将会为该类问题提供解决思路，需要注意的是，本试验装置及试验方法适用于小变形材料。

发明内容

为了测试材料在应力敏感环境中的拉伸力学性能，本发明提供了一种应力敏感环境下试样的恒载荷拉伸试验方法及试验装置，该应力敏感环境下试样的恒载荷拉伸试验方法能够模拟金属材料在应力敏感环境中受恒载荷，从而通过衡量其断裂载荷、断裂后的延伸率、断面收缩率、未断裂试样表面裂纹的多少及长度等指标，评价材料抗环境劣化的能力。该试验方法及试验装置尤其适合在与外界环境隔绝的系统(如高压氢环境)中开展试验测试。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应力敏感环境下试样的恒载荷拉伸试验方法，包括以下步骤：

步骤一、制备拉伸试样；

步骤二、获得拉伸试样的应力与应变之间的关系；

步骤三、将拉伸试样安装于恒载荷拉伸试验装置，使拉伸试样受到预设的拉应力；

步骤四、将受到该预设的拉应力的拉伸试样放置于应力敏感环境中；

步骤五、取出拉伸试样进行性能测试。

拉伸试样为棒状拉伸试样，拉伸试样的两端设有外螺纹，拉伸试样中部的直径小于拉伸试样两端的直径。

在步骤二中，通过将拉伸试样的中部的表面贴应变片后放置于拉伸试样机上施加拉伸载荷的方式获得拉伸试样的拉应力与应变之间的关系。

在步骤二中，在获得拉伸试样的应力与应变之间的关系之前还需要确定拉伸试样的抗拉强度及屈服强度。

该恒载荷拉伸试验装置含有第一安装板和第二安装板，第一安装板和第二安装板间隔设置，第一安装板和第二安装板之间通过第一支撑筋板连接固定，第一安装板上设有第一安装通孔，第二安装板上设有与第一安装通孔相对应的第二螺纹孔，第一安装通孔的轴线与第二螺纹孔的轴线重合。

在步骤三中，先在拉伸试样的中部的表面贴所述应变片，然后使拉伸试样的一端穿过第一安装通孔后与第二螺纹孔通过螺纹连接固定，拉伸试样的另一端安装旋紧螺母，使旋紧螺母与第一安装板抵接或使旋紧螺母通过压缩弹簧与第一安装板抵接，通过对旋紧螺母进行预紧以及观察该应变片使拉伸试样达到预设的拉应力。

在步骤四中，将受到该预设的拉应力的拉伸试样放置于密封的高压釜中，向高压釜中充入实验介质并加热该高压釜，该拉伸试样在高压釜中放置设定的时间。

一种恒载荷拉伸试验装置，含有第一安装板和第二安装板，第一安装板和第二安装板间隔设置，第一安装板和第二安装板之间通过第一支撑筋板连接固定，第一安装板上设有第一安装通孔，第二安装板上设有与第一安装通孔相对应的第二螺纹孔，第一安装通孔的轴线与第二螺纹孔的轴线重合。