[发明专利]煤制气环境中的试样疲劳裂纹扩展速率检测装置

说明书

本发明公开了一种煤制气环境中试样疲劳裂纹扩展速率检测装置，包括疲劳试验机，充有高压煤制气气体的高压气体环境箱和位于高压气体环境箱中的压力检测机构；高压气体环境箱的上端和下端的开口分别与疲劳试验机的上拉伸杆和下拉伸杆密封连接，试样7上部和下部分别与上拉伸杆和下拉伸杆固定连接；高压气体环境箱一侧设有可密封的转动门；所述压力检测机构包括水平支撑板，设于水平支撑板左侧的竖向挡板。本发明具有可以稳定地检测煤制气环境中试样疲劳裂纹扩展速率的特点。

技术领域

本发明涉及煤制气环境中的试样疲劳试验技术领域，尤其是涉及一种稳定性好的煤制气环境中的试样疲劳裂纹扩展速率检测装置。

背景技术

在普通箔式应变敏感元件的实际应用过程中，安装敏感元件时通常使用有机胶粘剂进行粘贴，如硝化纤维素型、聚酯树脂型、环氧树脂型和酚醛树脂型等，上述胶粘剂在含有CH₄、CO₂、CO、H₂、H₂O、H₂S的煤制气环境中易于出现胶粘剂失效和老化等问题，严重影响敏感元件的使用寿命。CO₂和H₂S与H₂O结合后会释放H⁺离子, H⁺离子对敏感元件产生酸性腐蚀，易于导致敏感元件漂移、蠕变和失效。

其次，当胶粘剂与氢气接触时，会发生氢的吸附、侵入、溶解和扩散，使其发生吸氢膨胀现象，上述现象会导致胶粘剂形成气泡，气泡逐渐聚集会出现裂纹，最终导致胶粘剂失效，使箔式应变敏感元件掉落。

再次，普通电阻应变式引伸计的箔式应变敏感元件通常采用康铜和镍铬合金。由于康铜电阻率较低，导致引伸计灵敏性较差；镍铬合金中的铬和铝含量达20%左右，形成致密的氧化膜，该类氧化膜润湿性极差，导致引线难以通过钎焊连接到箔式应变敏感元件上。

胶粘剂和应变敏感元件对煤制气中的某些组分敏感，且会受时间、温度和压力的影响而发生变化，常常引起应变敏感元件滞后、零点漂移和蠕变等问题。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中有机胶粘剂和箔式应变敏感元件在煤制气环境中造成的应变敏感元件脱落、零点漂移和蠕变的不足，提供了一种稳定性好的煤制气环境中的试样疲劳裂纹扩展速率检测装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种煤制气环境中的试样疲劳裂纹扩展速率检测装置，包括疲劳试验机，充有高压煤制气气体的高压气体环境箱和位于高压气体环境箱中的压力检测机构；高压气体环境箱的上端和下端的开口分别与疲劳试验机的上拉伸杆和下拉伸杆密封连接，试样上部和下部分别与上拉伸杆和下拉伸杆固定连接；高压气体环境箱一侧设有可密封的转动门；所述压力检测机构包括水平支撑板，设于水平支撑板左侧的竖向挡板，设于竖向挡板右侧的水平支撑板下表面的竖杆，与竖杆下端转动连接的L形杆，设于L形杆左下方的竖向挡板侧面上的应变片；竖向挡板与应变片固定连接，横向延伸板右端与试样左侧面上部固定连接，竖杆下端与L形杆左上端之间通过纵向转轴连接，L形杆的拐角外侧面上设有弧形缓冲垫，应变片与应变测试仪电连接，弧形缓冲垫右侧的L形杆包括套管和伸入套管中并与套管滑动连接的伸缩杆，L形杆右端与试样左侧面下部转动连接。

疲劳试验机下部设有用于带动下拉伸杆上下往复运动的液压油缸；试样上加工有缺口，利用交变载荷预制沿缺口延伸的裂纹，打开转动门将试样上部放置到设于上拉伸杆的U形开口槽中，用圆柱销穿过缺口上方的试样固定孔和上拉伸杆的U形开口槽两侧的孔，使试样和上拉伸杆连接起来；

将试样下部放置到设于下拉伸杆的U形开口槽中，用圆柱销穿过缺口下方的试样固定孔和下拉伸杆的U形开口槽两侧的孔，使试样和下拉伸杆连接起来；使水平支撑板呈水平状态，使伸缩杆呈水平状态；

当液压油缸反复向下拉动试样时，试样缺口处的裂纹不断延长，缺口逐渐张开，伸缩杆逐渐向右下方倾斜延伸，弧形缓冲垫逐渐靠近应变片，应变片检测到的压力信号输送给应变测试仪。