[发明专利]一种传热管磨损、应力、腐蚀耦合作用试验装置及传热管服役行为评价方法

权利要求书

1.一种传热管服役行为评价方法，其特征在于：所述评价方法基于采用试验装置构建的磨损、应力、腐蚀耦合作用试验，所述评价方法包括以应力腐蚀裂纹萌生模型与磨损模型为基础推导临界应力的计算方法；

所述试验装置包括装夹传热管的第一装夹机构、装夹对磨件的第二装夹机构、带动所述第二装夹机构运动进而使所述对磨件运动并与第一装夹机构上的传热管接触摩擦的作动装置，所述试验装置还包括用于对所述第一装夹机构上的传热管进行应力加载的加载机构；

所述计算方法包括如下步骤：①、采用SCC裂纹萌生模型确定裂纹萌生时间t_SCC；②、根据Archard磨损模型确定磨损时间t_w；③求出外加载荷的临界应力σ_c并根据外加载荷的临界应力σ_c求出传热管整体受力的临界应力；

步骤①中的裂纹萌生时间t_SCC的计算采用如下公式：

式中，I_m——材料影响因子，I_σ——应力影响因子，I_e——环境影响因子；

式中，σ为传热管实际所受应力，该值可分为两部分，一部分为磨损引起的应力σ_f，另一部分为加载引起的应力σ_s，σ_ref为标准服役条件下传热管所受的应力，β为指数，根据氧化膜生长理论，理想状态下该值为4；

式中，Q为传热管萌生的活化能,R为气体常量,θ为介质温度,θref为标准参考温度；

因此，将应力作用代入裂纹萌生时间公式，则其表达式如下：

步骤②中的磨损时间t_w的计算采用如下公式：

V＝KFs

式中，V为磨损体积，K为Archard磨损系数，F为正压力，s为滑移距离,

式中，f为摩擦力，μ为摩擦系数,

式中，σ_f为磨损表面受到摩擦应力，S为接触面积,

式中A为振幅，t_w为磨损时间，T为周期,

将上述表达式代入Archard磨损模型中可得：

变形得

步骤③中的传热管整体受力的临界应力的计算采用如下公式：

求得，

则传热管整体受力的临界应力为σ_f+σ_c，即

2.根据权利要求1所述的传热管服役行为评价方法，其特征在于：所述加载机构包括沿所述传热管的径向贯穿所述传热管的加载螺栓、与所述加载螺栓螺纹配合设置的加载螺母。

3.根据权利要求1所述的传热管服役行为评价方法，其特征在于：所述第一装夹机构包括第一支撑座、从所述传热管的长度方向上的至少两处将其紧固在所述第一支撑座上的紧固组件。

4.根据权利要求3所述的传热管服役行为评价方法，其特征在于：所述紧固组件包括位于两侧的固定螺栓组件，所述固定螺栓组件包括一端部穿过所述传热管的一侧壁并与所述第一支撑座螺纹固定连接的栓柱体、固定连接在所述栓柱体的另一端部上且位于所述传热管内的塞体；所述塞体的靠近所述传热管内壁的一侧面呈弧形，所述塞体的弧形一侧面的弧度与所述传热管内壁的弧度仿形设置。

5.根据权利要求3所述的传热管服役行为评价方法，其特征在于：所述第一支撑座的靠近所述传热管的一侧面开设有与所述传热管的外周面相仿形设置的仿形槽。