T型焊缝性能试验装置的制作方法

t型焊缝性能试验装置
技术领域
1.本发明的实施例涉及反应堆技术领域，尤其涉及一种t型焊缝性能试验装置。


背景技术：

2.在核电站的制造过程中，由于核电管道规格比较大，采用无缝钢管制造核电管道的成本高，一般采用直缝焊接钢管制备大口径核电管道。因此，核电站制造过程中不可避免存在直缝管的连接，而直缝管的连接会导致存在t型焊缝，由于t型焊缝接头处应力不连续以及应力集中，再加上核电管道使用温度在500℃以上，处于高温环境下金属材料将产生不可恢复蠕变变形，使得核电管道易产生裂纹，对核电站的安全性会有影响。
3.相关技术中还没有针对t型焊缝蠕变测试试样以及试验装置，无法评估t型焊缝的蠕变性能。因此，设计出一套适合直缝管t型焊缝的蠕变试样及试验装置具有重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明实施方式提供一种t型焊缝性能试验装置。
5.本发明实施方式的一种t型焊缝性能试验装置，试样包括用于形成t型焊缝的环焊缝和纵焊缝，以及关于环焊缝对称设置的第一卡合件和第二卡合件；试验装置包括：第一固定组件，与试样连接，用于将试样第一端的位移传递至第一测量组件，第一固定组件包括第一容置部，第一容置部与第一卡合件可拆卸地连接；第二固定组件，与试样连接，用于将试样第二端的位移传递至第一测量组件，第二固定组件包括第二容置部，第二容置部与第二卡合件可拆卸地连接。
6.本发明实施方式的t型焊缝性能试验装置中，t型焊缝性能试验装置可以与常规蠕变持久试验机配合使用，而不需要对试验机进行改造就可以实现目的，扩大了试验机的使用范围。
7.本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
8.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
9.图1是本发明实施方式的t型焊缝性能试验装置工作时的结构性示意图。
10.图2是本发明实施方式的试样的正视图。
11.图3是本发明实施方式的t型焊缝性能试验装置的第一加强件的结构性示意图。
12.图4是本发明实施方式的t型焊缝性能试验装置另一视图方向的结构性示意图。
13.图5是本发明实施方式的t型焊缝性能试验装置的正视图。
14.图6是本发明实施方式的t型焊缝性能试验装置的夹持组件工作时的结构性示意图。以及
15.图7是本发明实施方式的t型焊缝性能试验装置测量的试样的蠕变变形结果。
16.主要元件符号说明：
17.100、第一固定组件；110、第一容置部；111、第一容纳槽；120、第一支架；130、第一连接部；
18.200、第二固定组件；210、第二容置部；211、第二容纳槽；220、第二支架；230、第二连接部；
19.300、第三固定组件；310、第三容置部；311、第三容纳槽；320、第三支架；330、第三连接部；
20.400、第四固定组件；410、第四容置部；411、第四容纳槽；420、第四支架；430、第四连接部；
21.510、第一测量组件；520、第二测量组件；
22.610、第一加强件；611、第一容纳腔；612、第一连接面；
23.620、第二加强件；
24.700、夹持组件；710、拉杆；720、连接轴；730、销轴；
25.20、试样；21、第一卡合件；22、第二卡合件；23、第三卡合件；24、第四卡合件；25、第一安装孔；26、第二安装孔；
26.30、t型焊缝；31、环焊缝；32、纵焊缝。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.图2是本发明实施方式的试样20的正视图。参见图2，试样20包括用于形成t型焊缝30的环焊缝31和纵焊缝32，以及关于环焊缝31对称设置的第一卡合件21和第二卡合件22。在核电管道上取得试样20时，可以沿核电管道的轴向方向进行取样，取样的方法可以采用以下的一种活动多种：线切割和其他机械加工方法。在取样时，需要保证环焊缝31位于试样20长度的中心位置，以保证测量结果的准确性，环焊缝31的两侧分别是管道母材和纵焊缝32。在一些实施例中，试样20中包含环焊缝31和纵焊缝32以及二者相交处，以对试样20进行性能试验时，可以准确得到t型管道焊缝的蠕变性能。
29.图1是本发明实施方式的t型焊缝30性能试验装置工作时的结构性示意图。参见图1，t型焊缝30性能试验装置包括第一固定组件100和第二固定组件200。
30.第一固定组件100与试样20连接，用于将试样20第一端的位移传递至第一测量组件510。第一固定组件100包括第一容置部110。第一容置部110与第一卡合件21可拆卸地连接。
31.第二固定组件200与试样20连接，用于将试样20第二端的位移传递至第一测量组件510。第二固定组件200包括第二容置部210。第二容置部210与第二卡合件22可拆卸地连接。
32.进一步地，t型焊缝30性能试验装置用于测试试样20中t型焊缝30的蠕变性能。试样20易于加工制造，同时包括了直缝管连接过程中形成的环焊缝31和纵焊缝32以及二者相
交形成的t型焊缝30。
33.进一步地，t型焊缝30性能试验装置可以与常规蠕变持久试验机配合使用，而不需要对试验机进行改造就可以实现目的，扩大了试验机的使用范围。利用t型焊缝30性能试验装置对t型焊缝30的蠕变性能进行测试不仅简单和便捷，而且可以准确得到t型焊缝30的蠕变性能，解决相关技术中无法对直缝管焊接接头的性能进行评价的技术难题。
34.进一步地，试样20包括设置在两端的两个加载孔，t型焊缝30位于两个加载孔之间。t型焊缝30包括环焊缝31和纵焊缝32，其中环焊缝31位于整个试样20的中心位置，纵焊缝32的一端与环焊缝31连接设置。
35.进一步地，第一测量组件510可以采用引伸计。
36.t型焊缝30性能试验装置还包括第一加强件610和第二加强件620。
37.参见图1，第一加强件610同时与第一容置部110和试样20连接，用于增强第一容置部110和试样20连接的牢固性。和/或，第二加强件620同时与第二容置部210和试样20连接，用于增强第二容置部210和试样20连接的牢固性。
38.在一些实施例中，第一固定组件100和第二固定组件200的结构完全相同，一方面加工更加方便，另一方面可以交错设置第一固定组件100和第二固定组件200以避让试样20、第一加强件610和第二加强件620。
39.图4是本发明实施方式的t型焊缝30性能试验装置另一视图方向的结构性示意图。参见图1和图4，t型焊缝30性能试验装置包括第三固定组件300和第四固定组件400。第三固定组件300用于将试样20第一端的位移传递至第二测量组件520。第四固定组件400用于将试样20第二端的位移传递至第一测量组件510。
40.进一步地，第一测量组件510和第二测量组件520的结构相同，可以便于设置对照组，取第一测量组件510和第二测量组件520的平均值以得到更准确的性能试验结果。
41.参见图2，试样20还包括关于环焊缝31对称设置的第三卡合件23和第四卡合件24，第一卡合件21与第三卡合件23关于纵焊缝32对称设置，第二卡合件22与第四卡合件24关于纵焊缝32对称设置。
42.第三固定组件300包括第三容置部310，第三容置部310与第三卡合件23可拆卸地连接。第四固定组件400包括第四容置部410，第四容置部410与第四卡合件24可拆卸地连接。
43.t型焊缝30性能试验装置还包括第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件。
44.第一连接件位于第一容置部110和第一卡合件21之间，用于增强第一容置部110和试样20连接的牢固性。第二连接件位于第二容置部210和第二卡合件22之间，用于增强第一容置部110和试样20连接的牢固性。第三连接件位于第三容置部310和第三卡合件23之间，用于增强第三容置部310和试样20连接的牢固性。第四连接件位于第四容置部410和第四卡合件24之间，用于增强第四容置部410和试样20连接的牢固性。其中，第一连接件和第三连接件之间连接设置；第二连接件和第四连接件之间连接设置。
45.图3是本发明实施方式的t型焊缝30性能试验装置的第一加强件610的结构性示意图。参见图1和图3，t型焊缝30性能试验装置还包括第一加强件610。
46.第一加强件610设有第一容纳腔611，第一加强件610包括第一连接面612，第一连
接面612开设有与第一容纳腔611的腔口连通设置的第一开口，通过第一开口将至少部分试样20放置在第一容纳腔611内，第一加强件610通过第一连接面612与第一容置部110连接设置。
47.参见图1和图3，第一加强件610通过第一连接面612与第三容置部310连接设置。
48.参见图1，t型焊缝30性能试验装置还包括第二加强件620。
49.第二加强件620设有第二容纳腔，第二加强件620包括第二连接面，第二连接面开设有与第二容纳腔的腔口连通设置的第二开口，通过第二开口将至少部分试样20放置在第二容纳腔内，第二加强件620通过第二连接面与第二容置部210连接设置。
50.第二加强件620通过第二连接面与第四容置部410连接设置。
51.第三容置部310开设有第三容纳槽311，第三容纳槽311的长度方向沿试样20厚度方向设置，第三容纳槽311的深度方向沿第三卡合件23的延伸方向设置，第三容纳槽311沿试样20厚度方向的槽深相同。和/或，第四容置部410开设有第四容纳槽411，第四容纳槽411的长度方向沿试样20厚度方向设置，第四容纳槽411的深度方向沿第四卡合件24的延伸方向设置，第四容纳槽411沿试样20厚度方向的槽深相同。
52.第三容纳槽311的长度大于或等于第三卡合件23的厚度。和/或，第四容纳槽411的长度大于或等于第四卡合件24的厚度。
53.第二加强件620相较于第一加强件610更靠近与第一测量组件510。第一固定组件100、第二固定组件200、第三固定组件300和第四固定组件400交错连接至试样20，以形成用于放置第二加强件620的空间。
54.第一固定组件100和第三固定组件300沿第一预设方向交错设置，分别用于限定第二加强件620不同方向的位移。其中，第一预设方向平行于试样20的厚度方向。
55.第一容置部110开设有第一容纳槽111，第一容纳槽111的长度方向沿试样20厚度方向设置，第一容纳槽111的深度方向沿第一卡合件21的延伸方向设置，第一容纳槽111沿试样20厚度方向的槽深相同。和/或，第二容置部210开设有第二容纳槽211，第二容纳槽211的长度方向沿试样20厚度方向设置，第二容纳槽211的深度方向沿第二卡合件22的延伸方向设置，第二容纳槽211沿试样20厚度方向的槽深相同。
56.第一容纳槽111的长度大于或等于第一卡合件21的厚度；和/或，第二容纳槽211的长度大于或等于第二卡合件22的厚度。
57.第一固定组件100包括第一容置部110、第一支架120和第一连接部130。第一支架120与第一测量组件510连接，用于支撑第一测量组件510且将试样20第一端的位移传递至第一测量组件510。第一支架120设有沿试样20长度方向的第一通孔，第一测量组件510位于第一通孔中。第一支架120与轴向导轨之间配置有深沟球轴承。第一连接部130用于连接第一容置部110和第一支架120。在一些实施例中，第一容置部110、第一连接部130和第一支架120共同形成为一体成型结构，以增强第一连接部130的稳定性。
58.第二固定组件200包括第二容置部210、第二支架220和第二连接部230。第二支架220与第一测量组件510连接，用于支撑第一测量组件510且将试样20第二端的位移传递至第一测量组件510。第二支架220设有与第一通孔同轴的第二通孔，第一测量组件510位于第二通孔中。第二支架220与轴向导轨之间配置有深沟球轴承。第二连接部230用于连接第二容置部210和第二支架220，在一些实施例中，第二容置部210、第二连接部230和第二支架
220共同形成为一体成型结构，以增强第二连接部230的稳定性。
59.在一些实施例中，第一测量组件510可以通过顶紧螺钉分别与第一支架120和第二支架220固定连接。
60.第三固定组件300包括第三容置部310、第三支架320和第三连接部330。第三支架320与第二测量组件520连接，用于支撑第二测量组件520且将试样20第一端的位移传递至第二测量组件520。第三支架320设有沿试样20长度方向的第三通孔，第二测量组件520位于第三通孔中。第三支架320与轴向导轨之间配置有深沟球轴承。第三连接部330用于连接第三容置部310和第三支架320。在一些实施例中，第三容置部310、第三连接部330和第三支架320共同形成为一体成型结构，以增强第三连接部330的稳定性。
61.第四固定组件400包括第四容置部410、第四支架420和第四连接部430。第四支架420与第二测量组件520连接，用于支撑第二测量组件520且将试样20第二端的位移传递至第二测量组件520。第四支架420设有与第三通孔同轴的第四通孔，第二测量组件520位于第四通孔中。第四支架420与轴向导轨之间配置有深沟球轴承。第四连接部430用于连接第四容置部410和第四支架420。在一些实施例中，第四容置部410、第四连接部430和第四支架420共同形成为一体成型结构，以增强第四连接部430的稳定性。
62.在一些实施例中，第二测量组件520可以通过顶紧螺钉分别与第三支架320和第四支架420固定连接。
63.参见图1和图4，第一支架120和第三支架320之间连接有弹簧支架，弹簧支架上套设有处于拉伸状态的弹簧。
64.参见图1和图4，第二支架220和第四支架420之间连接有弹簧支架，弹簧支架上套设有处于拉伸状态的弹簧。
65.在一些实施例中，处于拉伸状态的弹簧垂直于第一连接部130和第三连接部330设置，目的是为了使第一连接部130和第三连接部330紧密的固定于轴向导轨，避免第一连接部130和第三连接部330发生水平方向移动引起测量误差。
66.图5是本发明实施方式的t型焊缝30性能试验装置的正视图。参见图5，第一测量组件510和第二测量组件520关于轴向导轨的轴线对称地设置。
67.参见图2，试样20包括第一安装孔25和第二安装孔26。
68.图6是本发明实施方式的t型焊缝30性能试验装置的夹持组件700工作时的结构性示意图。参见图6，t型焊缝30性能试验装置还包括两个夹持组件700，两个夹持组件700对称布置在试样20的长度方向。夹持组件700用于夹持试样20并向试样20施力，夹持组件700包括拉杆710和连接轴720，拉杆710与连接轴720固定连接。每个拉杆710上均开设有销孔，两个拉杆710的销孔与试样20的第一安装孔25和第二安装孔26分别通过销轴730对正连接，用于夹装和固定试样20。其中一个连接轴720与高温蠕变试验机的高温拉杆710可拆卸地连接，连接轴720设置有外螺纹。另一个连接轴720与轴向导轨可拆卸地连接。两个连接轴720同轴设置。
69.下面以图1中的t型焊缝30性能试验装置为例，对t型焊缝30性能试验装置和试样20的安装过程及蠕变试验原理进行详述，但并不对其进行具体限定。
70.将试样20与夹持组件700安装时，首先将试样20两端的第一安装孔25和第二安装孔26分别与两个拉杆710的销孔对正(同轴设置)，再通过销轴730将试样20与两个夹持组件
700固定连接。将试样20与两个夹持组件700组装完成后，再将其安装至第一固定组件100、第二固定组件200和第三固定组件300。将第一固定组件100连接至第一卡合件21，将第二固定组件200连接至第二卡合件22，将第三固定组件300连接至第三卡合件23，将第四固定组件400连接至第四卡合件24。随后，在第一支架120和轴向导轨之间放置沉沟球轴承，使得沉沟球轴承同时与第一支架120和轴向导轨接触；相同地，在第二支架220和轴向导轨之间放置沉沟球轴承，使得沉沟球轴承同时与第二支架220和轴向导轨接触；在第三支架320和轴向导轨之间放置沉沟球轴承，使得沉沟球轴承同时与第三支架320和轴向导轨接触；在第四支架420和轴向导轨之间放置沉沟球轴承，使得沉沟球轴承同时与第四支架420和轴向导轨接触。最后，利用弹簧将第一支架120和第三支架320连接，以及利用弹簧将第二支架220和第四支架420连接。
71.使用本实施例的t型焊缝30性能试验装置时，将夹持组件700、部分固定组件和试样20放置于高温炉膛中。第一测量组件510和第二测量组件520放置于高温炉膛外，由于引伸计经不住高温炉膛中的高温，因此通过引伸杆把试样20的变形量传到高温区外进行测量。开始进行单轴蠕变试验时，可以对位于上方的连接轴720不施加载荷，对位于下方的连接轴720(与轴向导轨相连接的连接轴720)施加载荷，使得试验发生变形，并且保证施加的载荷的作用线通过试样20长度方向的中心，也即是说，位于上方的连接轴720不动，位于下方的连接轴720动。施加的载荷通过连接轴720、拉杆710、销轴730传递至试样20。相应地，深沟球轴承在相应轴向导轨上滑动，从而使得变形量通过第一测量组件510或是第二测量组件520测量得到。
72.引伸计安装于轴向通孔中，调节杆设置于上托架的轴向通孔，初始状态下的引伸计测量端的顶部与调节杆的底部接触，以使引伸计处于被压缩状态，蠕变发生变形时通过引伸计由压缩状态恢复来测量变形量。通过调整调节杆的高度可以改变初始状态引伸计的压缩量大小，从而改变实验过程中可测量范围的大小。
73.图7是本发明实施方式的t型焊缝30性能试验装置测量的试样20的蠕变变形结果。参见图7，利用t型焊缝30性能试验装置可以对包括t型焊缝30的试样20进行蠕变性能测试，以得到测量的结果。
74.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
75.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
76.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
77.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
78.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
79.尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。