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一種含水蒸汽的變應力高溫時效裝置制造方法
【專利摘要】一種含水蒸汽的變應力高溫時效裝置，包括固定在固定裝置(2)上、內(nèi)有加熱電阻絲(8)的高溫爐，爐內(nèi)設(shè)有試樣夾持裝置、爐外包裹有保溫層(11)，溫度通過溫控裝置控制，高溫爐頂蓋和爐底開有孔，爐體上有水蒸汽輸入口和排出口(3)，輸入口通過蒸汽管外接水蒸汽發(fā)生裝置(13)，蒸汽管上設(shè)有流量計(12)和水蒸氣閥門(14)；試樣夾持裝置包括：穿出爐頂蓋4固定在固定裝置上的夾持裝置上連桿(5)、夾持裝置下連桿(1)、固定重量的磁鐵塊(15)、電磁鐵芯(16)、磁力控制終端(17)和底座(18)，夾持裝置下連桿下端與磁鐵塊固連，磁鐵塊下方為設(shè)在底座上由磁力控制終端控制的電磁鐵芯。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)時效應力可調(diào)又含有水蒸汽狀態(tài)。
【專利說明】
一種含水蒸汽的變應力高溫時效裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種實驗室模擬高溫時效試驗裝置，尤其涉及一種含水蒸汽的可變應力時效的新型高溫時效試驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]高溫時效是一種以Larson-Miller公式為橋梁、通過利用更加高的溫度加速材料老化來模擬實際工況下材料的老化過程，在分析材料使用狀況、判斷剩余使用壽命方面都有廣泛的應用。現(xiàn)有高溫時效裝置主要包括:固定在包裹有電阻絲的高溫爐內(nèi)的試樣夾持裝置，爐子外層包裹有保溫材料，內(nèi)壁為高合金耐熱耐腐蝕金屬材料可高效傳遞熱量同時具有較高的使用壽命，爐內(nèi)溫度可通過溫控裝置控制電阻絲的工作來調(diào)節(jié)。
[0003]現(xiàn)在大多數(shù)高溫時效裝置都是在特定溫度下采用恒定的應力來進行模擬試驗，這對于長期高溫高壓水蒸汽條件下服役的電廠鍋爐用鋼來說模擬條件與實際工況相差較遠，仍然采用傳統(tǒng)高溫時效裝置所獲得的結(jié)果與實際結(jié)果相差較大。例如，火電廠鍋爐長期處于高溫高壓水蒸汽條件下服役，傳統(tǒng)的時效裝置并不能模擬得到水蒸汽條件下的工況；再t匕如，電廠鍋爐蒸汽參數(shù)并不是長期不變的，根據(jù)實際運行條件需要作出適當?shù)恼{(diào)整，有時候甚至會出現(xiàn)較大的降參數(shù)運行，這都是傳統(tǒng)時效裝置所不能模擬得到的。為了獲得與實際工況更為接近的時效試驗結(jié)果，有必要設(shè)計一種時效應力可變、同時含有水蒸汽狀態(tài)的高溫時效裝置。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)時效應力可調(diào)又含有水蒸汽狀態(tài)的高溫時效裝置。
[0005]解決上述技術(shù)問題，本實用新型采取如下方案:
[0006]一種含水蒸汽的變應力高溫時效裝置，包括一固定在一固定裝置2上、內(nèi)有加熱電阻絲8的高溫爐，爐內(nèi)設(shè)有試樣夾持裝置、爐外包裹有保溫層11，爐內(nèi)壁9為高合金耐熱耐腐蝕金屬材料，爐內(nèi)溫度通過溫控裝置控制所述加熱電阻絲8調(diào)節(jié)，其特征是:所述的高溫爐的頂蓋和爐底開有孔，爐體上開有水蒸汽輸入口和排出口 3，輸入口通過蒸汽管外接水蒸汽發(fā)生裝置13，蒸汽管上設(shè)有流量計12和水蒸氣閥門14 ;所述的試樣夾持裝置包括穿出爐頂蓋4固定在固定裝置2上的夾持裝置上連桿5、夾持裝置下連桿1、固定重量的磁鐵塊15、電磁鐵芯16、磁力控制終端17和底座18，所述的夾持裝置下連桿I下端伸出爐底并與磁鐵塊15固連,磁鐵塊15下方為位于爐下方、設(shè)在底座18上的電磁鐵芯16,電磁鐵芯16由磁力控制終端17控制。
[0007]在上述基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做進一步的改進:
[0008]所述的固定裝置通過液壓調(diào)節(jié)垂直方向的高度，以此調(diào)節(jié)磁鐵塊15與電磁鐵芯16間距。
[0009]所述的爐內(nèi)設(shè)有溫度計6，溫度計6和加熱電阻絲8分別接入溫控終端7內(nèi)，設(shè)定好溫度后可以實現(xiàn)溫度的自我調(diào)節(jié)。
[0010]所述的排出口 3設(shè)在爐頂蓋。
[0011 ] 高溫時效爐通過導管與水蒸汽發(fā)生爐連接，利用閥門和流量計可控制爐內(nèi)水蒸汽的含量；試樣夾持裝置中間夾持時效試樣，試樣與夾持裝置通過螺紋相連，夾持裝置兩端一端與裝置固定連桿相連，一端與一固定重量的鐵塊相連，該鐵塊與電磁鐵共同工作為試樣施加應力，電磁鐵的磁力大小可通過磁力控制裝置由程序控制調(diào)節(jié)電流大小來控制，由此可以為試樣施加可調(diào)控的應力值。
[0012]工作時，首先將試樣的外螺紋與夾持裝置的內(nèi)螺紋連接固定好，試樣置于時效爐內(nèi)之后通過固定裝置液壓整體調(diào)節(jié)時效爐的高度使得底部鐵塊與電磁鐵芯相距5_左右；然后按照需要的溫度通過溫控終端設(shè)定溫度開始加熱時效爐，隨后打開水蒸汽發(fā)生裝置，按照預定的流量向時效爐中通入水蒸汽，流量通過流量計監(jiān)控，爐內(nèi)的水蒸汽可以通過爐頂水蒸汽排出孔排除，使得爐內(nèi)水蒸汽為流動狀態(tài)，當溫度達到設(shè)定值之后開啟磁力控制終端，通過終端程序控制電磁鐵電流大小來控制電磁鐵芯與鐵塊的磁力大小，進而控制試樣承受的應力大小，試驗時試樣的應力可以為恒定值，也可以調(diào)節(jié)電流大小來改變試樣的應力值。根據(jù)磁感應強度H = NX I/Le，其中H為磁場強度(A/m)，N為勵磁線圈匝數(shù)，I為勵磁電流大小(A)，Le為有效磁路長度(m)，由此可知在N和Le不變的情況下，調(diào)節(jié)電流I的大小可以調(diào)節(jié)磁感應強度的大小，從而調(diào)節(jié)磁力的大小。磁力開啟之后試樣由于持續(xù)受到拉力的影響，鐵塊與電磁鐵芯的間距會越來越小，此時需要通過調(diào)節(jié)固定裝置液壓閥，將時效爐整體上移，保證整個試驗過程中鐵塊與電磁鐵芯的距離保持在5mm左右。
[0013]本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果:
[0014](I)可以實現(xiàn)水蒸汽狀態(tài)下的時效試驗，與實際工況更為接近；
[0015](2)可以實現(xiàn)應力可調(diào)的時效試驗；
[0016](3)結(jié)構(gòu)簡單,生產(chǎn)容易。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型含水蒸汽高溫時效裝置整體外觀示意圖；
[0018]圖2為時效裝置爐體剖視圖；
[0019]圖3為施加應力電磁鐵示意圖。
[0020]圖中:1 一夾持裝置下連桿，2—固定裝置，3—水蒸汽排出孔，4一時效爐頂蓋，5—夾持裝置上連桿，6—溫度計，7—溫控終端，8—加熱電阻絲，9一時效爐內(nèi)壁，10—試樣，11一時效爐保溫層，12一流量計，13—水蒸汽發(fā)生裝置，14一7jC蒸汽閥門，15一磁鐵塊，16一電磁鐵芯，17 一磁力控制終端，18 一底座。

【具體實施方式】
[0021]為了更好地理解本實用新型，下面結(jié)合附圖對實用新型的技術(shù)方案做進一步說明。
[0022]參見圖1、圖2和圖3。
[0023]本實用新型的含水蒸汽的變應力高溫時效裝置實施例，包括一固定在一固定裝置2上、內(nèi)有加熱電阻絲8的高溫爐，爐內(nèi)設(shè)有試樣夾持裝置、爐外包裹有保溫層11，爐內(nèi)壁9為高合金耐熱耐腐蝕金屬材料，爐內(nèi)溫度通過溫控裝置控制所述加熱電阻絲8調(diào)節(jié)，高溫爐的頂蓋和爐底開有孔，爐體上開有水蒸汽輸入口和排出口 3，其中排出口 3設(shè)在爐頂蓋；輸入口通過蒸汽管外接水蒸汽發(fā)生裝置13，蒸汽管上設(shè)有流量計12和水蒸氣閥門14 ;爐內(nèi)設(shè)有溫度計6，溫度計6和加熱電阻絲8分別接入溫控終端7內(nèi)，設(shè)定好溫度后可以實現(xiàn)溫度的自我調(diào)節(jié)；試樣夾持裝置包括穿出爐頂蓋4固定在固定裝置2上的夾持裝置上連桿5、夾持裝置下連桿I (懸浮)、固定重量的磁鐵塊15、電磁鐵芯16、磁力控制終端17和底座18，夾持裝置下連桿I下端伸出爐底并與磁鐵塊15固連，磁鐵塊15下方為位于爐下方、設(shè)在底座18上的電磁鐵芯16，電磁鐵芯16由磁力控制終端17控制；固定裝置通過液壓調(diào)節(jié)垂直方向的高度，以此調(diào)節(jié)磁鐵塊15與電磁鐵芯16間距。
[0024]本實例中，時效爐內(nèi)壁9采用耐高溫耐腐蝕的高合金不銹鋼，電阻絲8纏繞在內(nèi)壁9外側(cè)，電阻絲外包裹石棉制成的保溫材料，時效爐頂蓋4上有一個水蒸汽排出孔3用于維持水蒸汽的流動和一個溫度計6的固定孔，溫度計6和加熱電阻絲8分別接入溫控終端7內(nèi)，設(shè)定好溫度后可以實現(xiàn)溫度的自我調(diào)節(jié)；試樣10兩端分別通過螺紋與夾持裝置上連桿5和夾持裝置下連桿I連接，夾持裝置下連桿I連接一個質(zhì)量為3千克、直徑10cm、高4.9cm的圓柱形磁鐵塊15,試樣的標準尺寸為直徑1mm,由此由于磁鐵塊15對試樣10產(chǎn)生的固定應力為0.38MPa，磁鐵塊15與電磁鐵芯16靠近，當電磁鐵芯16有電流時即可在電磁鐵芯16和磁鐵塊15之間產(chǎn)生磁力，電磁鐵芯16固定在底座18上與磁力控制終端17相連，磁力控制終端17通過程序控制電磁鐵芯16電流大小來控制磁力的大小；水蒸汽發(fā)生裝置13通過導管向時效爐內(nèi)部供應水蒸汽，流量計12用于監(jiān)控水蒸汽流量大小同時靠水蒸汽閥門14控制水蒸汽流量的大小；時效爐和試樣夾持裝置上連桿5與固定裝置2相連以保持整體的穩(wěn)定，固定裝置2可通過液壓裝置調(diào)節(jié)垂直高度，用以保持磁鐵塊15和電磁鐵芯16的距離恒定。
[0025]工作時，首先將兩端攻螺紋的標準試樣固定在夾持裝置下連桿I和上連桿5的兩端，調(diào)節(jié)固定裝置2的高度,使得電磁鐵塊15和電磁鐵芯16的距離為5mm,裝置整體穩(wěn)定好之后按照試驗設(shè)計設(shè)置好溫度，例如某次時效試驗需要在溫度為650°C、水蒸汽流量50L/h、應力為25MPa時效100h，則此時需在溫控終端7將溫度設(shè)定為650°C待爐子升溫，同時開啟水蒸汽發(fā)生裝置13的閥門將水蒸汽流量設(shè)置為50L/t，當溫控終端7通過溫度計6測定溫度顯示為650°C穩(wěn)定之后開啟磁力控制終端17，通過程序調(diào)節(jié)電磁鐵芯16電流大小將試樣應力控制在25MPa，程序設(shè)計時需將磁鐵塊15本身的質(zhì)量考慮在內(nèi)，試驗過程中由于試樣被拉伸，電磁鐵芯16與磁鐵塊15的距離會靠近，此時需調(diào)節(jié)固定裝置2的高度，使得時效爐整體上移；當時效10h到達時，關(guān)閉加熱電阻絲8和電磁鐵芯16同時關(guān)閉水蒸汽發(fā)生裝置13的閥門14，取出試樣即可。
【權(quán)利要求】
1.一種含水蒸汽的變應力高溫時效裝置，包括一固定在一固定裝置(2)上、內(nèi)有加熱電阻絲⑶的高溫爐，爐內(nèi)設(shè)有試樣夾持裝置、爐外包裹有保溫層(11)，爐內(nèi)壁(9)為高合金耐熱耐腐蝕金屬材料，爐內(nèi)溫度通過溫控裝置控制所述加熱電阻絲調(diào)節(jié)，其特征是:所述的高溫爐的頂蓋和爐底開有孔，爐體上開有水蒸汽輸入口和排出口(3)，輸入口通過蒸汽管外接水蒸汽發(fā)生裝置(13)，蒸汽管上設(shè)有流量計(12)和水蒸氣閥門(14);所述的試樣夾持裝置包括穿出爐頂蓋(4)固定在固定裝置(2)上的夾持裝置上連桿(5)、夾持裝置下連桿(I)、固定重量的磁鐵塊(15)、電磁鐵芯(16)、磁力控制終端(17)和底座(18)，所述的夾持裝置下連桿(I)下端伸出爐底并與磁鐵塊固連，磁鐵塊下方為位于爐下方、設(shè)在底座上的電磁鐵芯，電磁鐵芯由磁力控制終端控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水蒸汽的變應力高溫時效裝置，其特征是:所述的固定裝置通過液壓調(diào)節(jié)垂直方向的高度，以此調(diào)節(jié)磁鐵塊(15)與電磁鐵芯(16)間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含水蒸汽的變應力高溫時效裝置，其特征是:所述的爐內(nèi)設(shè)有溫度計出)，溫度計和加熱電阻絲分別接入溫控終端內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含水蒸汽的變應力高溫時效裝置，其特征是:所述的排出口設(shè)在爐頂蓋。
【文檔編號】G01N25/00GK204255888SQ201420585131
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】鐘萬里, 李慎蘭, 王偉, 李文勝, 王志武, 宋濤 申請人:廣東電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院, 武漢大學