CN111504801A - 一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置，包括万能试验机和与万能试验机通过夹持器夹持的应力腐蚀实验箱，应力腐蚀实验箱包括双层玻璃圆筒与双层玻璃圆筒密封连接的上塞头和下塞头，上塞头开设有上塞头试样通孔和配合冷凝装置的冷凝装置通孔，下塞头开设有下塞头试样通孔，上塞头试样通孔和下塞头试样通孔与应力腐蚀实验样品密封连接；另外，本发明还公开了一种应力腐蚀实验的方法，该方法是将应力腐蚀实验样品和腐蚀性液体装入应力腐蚀实验箱后使用万能试验机进行加载，得到了加载后的实验样品和数据。本发明避免了万能试验机与腐蚀性液体接触，实现了在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验，能够实现精确加载和实时观测。
Description
技术领域
本发明属于应力腐蚀性能测试技术领域，具体涉及一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置及方法。
背景技术
由腐蚀环境和静态拉应力的同时作用而引起的金属侵蚀，常导致裂纹的形成，引起金属结构承载性能明显下降。
供评定金属应力腐蚀性能使用的方法是多样的，在某些情况下，每一种方法具有各自的特殊优点，在做应力腐蚀实验计划前，必须决定哪一种方法的实验是合适的，这取决于实验目的和所需的信息，某些实验仅仅是对工厂工程师很有价值并试图尽可能重复现役条件，可以选用较简单的实验方法，例如U型弯曲实验、C型环实验；相反，在需要对应力腐蚀开裂机理开展深入分析时，例如分析临界应力、裂纹扩展速率时，必须使用相对复杂的实验步骤，常用方法为恒应力拉伸和应变速率为1×10-4s-1～1×10-6s-1的慢应变速率拉伸实验。
目前，对于金属材料在高温液相环境中的应力腐蚀实验方法主要是相对简单的U型弯曲实验、C型环实验，具体可参考GB/T 105-6-1788《铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀实验方法》，但此类方法仅提供一种粗略的应力腐蚀性能评价方案，无法实现应力的精确控制，更无法得出金属材料在应力腐蚀条件下的临界应力、裂纹扩展速率等关键性能指标，实验结果的参考性远不及慢应变速率拉伸实验，此外，目前针对高温液相环境中的应力腐蚀实验方法，液相环境多为水和盐溶液，而对于在腐蚀性液相(如强酸、强碱)中的金属材料应力腐蚀实验测试，目前尚无成熟的测试方法，另外，现有技术中虽有利用万能试验机进行应力腐蚀实验的方法和装置，但是现有技术中使用的装置及方法并不适用于高温液相腐蚀性环境下的应力腐蚀性能测试。
人们迫切希望获得一种实现金属材料在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置，该装置避免了万能试验机与腐蚀性液体接触，实现了在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验；本发明还提供了一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的方法，能够提供多种加载方式，对加载实现了精确控制，实现了实时观测，能够输出应力应变曲线等关键数据。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置，其特征在于，包括万能试验机和与所述万能试验机通过夹持器夹持连接的应力腐蚀实验箱，所述万能试验机包括工作台和分别设置在所述工作台台面两端的两根立柱，两根立柱的顶端分别与固定横梁的两端连接，两根所述立柱之间设置有用于对应力腐蚀实验样品加载的移动横梁，所述移动横梁上设置有与应力腐蚀实验样品上端连接的上夹头，所述工作台上设置有与应力腐蚀实验样品下端连接的下夹头，所述夹持器包括对称设置在两根立柱上的第一夹持器和第二夹持器，所述第一夹持器和第二夹持器的夹持端对称夹持在应力腐蚀实验箱上，所述应力腐蚀实验箱包括用于盛装腐蚀性液体的双层玻璃圆筒、与所述双层玻璃圆筒上端密封连接的上塞头和与所述双层玻璃圆筒下端密封连接的下塞头，所述双层玻璃圆筒的侧壁为中空结构，所述双层玻璃圆筒上端的外壁上开设有与所述中空结构连通的加热介质出口，所述双层玻璃圆筒下端的外壁上开设有与所述中空结构连通的加热介质入口，所述上塞头和下塞头的中心处分别对应开设有供应力腐蚀实验样品穿过且与应力腐蚀实验样品密封连接的上塞头试样通孔和下塞头试样通孔，所述上塞头上开设有冷凝装置通孔，冷凝装置穿过冷凝装置通孔与上塞头密封连接。
上述的一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置，其特征在于，所述应力腐蚀实验样品的长度比应力腐蚀实验箱的高度长50mm～100mm。本发明中如应力腐蚀实验样品的长度太短会导致应力腐蚀实验样品无法与万能试验机的上夹头与下夹头实现装配，如应力腐蚀实验样品的长度太长会导致装卸样品不便，并且造成材料浪费。
上述的一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置，其特征在于，所述双层玻璃圆筒的内壁上设置有热电偶，所述双层玻璃圆筒的外壁上设置有与热电偶连接的显示仪表。本发明对应力腐蚀实验箱内的温度进行实时监测，使实验过程更加准确，增加了实验的精密性。
另外，本发明还提供了一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将待测试的金属材料进行加工处理，得到应力腐蚀实验样品；
步骤二、将步骤一中得到的应力腐蚀实验样品和腐蚀性液体装入应力腐蚀实验箱中，然后将从应力腐蚀实验箱的两端伸出的应力腐蚀实验样品分别夹持固定在万能试验机的上夹头和下夹头中；
步骤三、向应力腐蚀实验箱的双层玻璃圆筒的侧壁内通入加热介质，并对腐蚀性液体进行加热，当应力腐蚀实验样品承受的温度与腐蚀条件达到实验要求时，对应力腐蚀实验样品进行加载，直至应力腐蚀实验样品断裂或者达到实验要求的加载时间后停止实验，得到加载后的实验样品和实验数据。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述应力腐蚀实验样品为实验棒或实验板。实验棒或实验板是金属材料应用最广泛的试样形式，可以用于铸锭、锻件等不同状态以及不同规格尺寸的金属材料的力学性能测试，本发明延长了现有技术中试样的长度以达到试样伸出腐蚀实验箱的目的，可以与已有测试标准的形成进行呼应，测试结果的准确性和参考性更强，保证了应力腐蚀实验样品进行测试的区域能够完全浸没在腐蚀性液体中，使应力腐蚀实验样品进行测试的区域整体处在相同的高温腐蚀环境中，增加了实验的准确性，本发明通过在实验棒两端加工螺纹和在实验板两端加工通孔，使应力腐蚀实验样品与万能试验机之间连接稳定；此外，实验板相比于实验棒，可以用于特定方向尺寸小于5mm的薄板材料的样品切取，弥补了实验棒无法对薄板材料取样的不足。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过万能试验机和应力腐蚀实验箱，避免了万能试验机的夹头被腐蚀，保护了实验装置，实现了在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验，可实现恒应力拉伸、慢应变速率拉伸等精确可控的应力腐蚀实验，不仅可以将应力腐蚀实验样品加载断裂，还可以实现定时加载，并输出应力应变曲线、临界应力、临界应力强度因子、裂纹扩展速率、裂纹起导时间、破坏时间等关键数据，解决了现有技术中没有在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的不足。
2、本发明的应力腐蚀实验箱采用双层玻璃圆筒，满足了本发明对高温和腐蚀环境要求，实验者可以在实验期间对测试中的样品的状态进行实时观测，当借助相机时，还能实现待测样品表面形貌、裂纹扩展路径、裂纹扩展速率等关键数据的实时获取。
3、本发明通过循环泵将加热介质通入双层玻璃圆筒的侧壁之间和调整腐蚀性液体的种类，使应力腐蚀实验样品承受的温度与腐蚀条件达到实验要求，为实验提供了所需的高温与腐蚀环境，实现了在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验；本发明将应力腐蚀实验样品进行测试的区域完全浸没在腐蚀性溶液中，使应力腐蚀实验样品进行测试的区域整体处在相同的高温液相腐蚀环境中，增加了实验的准确性。
4、本发明将待测试的金属材料加工为应力腐蚀实验样品，使应力腐蚀实验样品的两端都能够伸出腐蚀实验箱，满足了应力腐蚀实验样品与上夹头与下夹头进行连接，通过在应力腐蚀实验样品上加工螺纹和通孔，使应力腐蚀实验样品与万能试验机之间连接稳定，将待测试的金属材料加工为实验板，弥补了实验棒无法对薄板材料取样的不足，实现了各种形状的材料均能进行应力腐蚀实验，拓宽了应力腐蚀实验的适用性。
5、本发明在上塞头安装有冷凝装置，用于冷凝加热过程中产生的腐蚀性蒸汽，避免腐蚀性蒸汽进入大气，具有环境友好的优点，提高了实验的安全性；本发明设置有热电偶和与热电偶连接的显示仪表，对应力腐蚀实验箱内的温度进行实时监测，使实验过程更加准确，增加了实验的精密性。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图2是本发明夹持器与应力腐蚀实验箱的连接关系示意图。
图3是本发明上塞头的结构示意图。
图4是本发明下塞头的结构示意图。
图5是本发明实施例2腐蚀实验前实验棒的结构示意图。
图6是本发明实施例2加载后得到的实验棒的SEM图。
图7是本发明实施例2加载后得到的实验棒的断裂面SEM图。
图8是本发明实施例2得到的应力应变曲线图。
图9是本发明实施例3和实施例4腐蚀实验前实验板的俯视图。
图10是本发明实施例3和实施例4腐蚀实验前实验板的主视图。
附图标记说明：
1—应力腐蚀实验箱； 1-1—双层玻璃圆筒； 1-1-1—加热介质出口；
1-1-2—加热介质入口； 1-2—上塞头； 1-2-1—上塞头试样通孔；
1-2-2—冷凝装置通孔； 1-3—下塞头； 1-3-1—下塞头试样通孔；
1-4—冷凝装置； 2—万能试验机； 2-1—移动横梁；
2-2—工作台； 2-3—立柱； 2-4—上夹头；
2-5—下夹头； 2-6—固定横梁； 3—应力腐蚀实验样品；
3-1—下夹持段； 3-2—短连接段； 3-3—棒标距段；
3-4—长连接段； 3-5—上夹持段； 3-6—短夹持段；
3-7—板标距段； 3-8—长夹持段； 4-1—第一夹持器；
4-2—第二夹持器； 5—腐蚀性液体。
具体实施方式
本发明的一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置通过实施例1进行详细描述。
实施例1
如图1、图2、图3和图4所示，本实施例的高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置包括万能试验机2和与所述万能试验机2通过夹持器夹持连接的应力腐蚀实验箱1，所述万能试验机2包括工作台2-2和分别设置在所述工作台2-2台面两端的两根立柱2-3，两根立柱2-3的顶端分别与固定横梁2-6的两端连接，两根所述立柱2-3之间设置有用于对应力腐蚀实验样品3加载的移动横梁2-1，所述移动横梁2-1上设置有与应力腐蚀实验样品3上端连接的上夹头2-4，所述工作台2-2上设置有与应力腐蚀实验样品3下端连接的下夹头2-5，所述夹持器包括对称设置在两根立柱2-3上的第一夹持器4-1和第二夹持器4-2，所述第一夹持器4-1和第二夹持器4-2的夹持端对称夹持在应力腐蚀实验箱1上，所述应力腐蚀实验箱1包括用于盛装腐蚀性液体5的双层玻璃圆筒1-1、与所述双层玻璃圆筒1-1上端密封连接的上塞头1-2和与所述双层玻璃圆筒1-1下端密封连接的下塞头1-3，所述双层玻璃圆筒1-1的侧壁为中空结构，所述双层玻璃圆筒1-1上端的外壁上开设有与所述中空结构连通的加热介质出口1-1-1，所述双层玻璃圆筒1-1下端的外壁上开设有与所述中空结构连通的加热介质入口1-1-2，所述上塞头1-2和下塞头1-3的中心处分别对应开设有供应力腐蚀实验样品3穿过且与应力腐蚀实验样品3密封连接的上塞头试样通孔1-2-1和下塞头试样通孔1-3-1，所述上塞头1-2上开设有冷凝装置通孔1-2-2，冷凝装置1-4穿过冷凝装置通孔1-2-2与上塞头1-2密封连接。
本实施例中，通过设置万能试验机2、夹持器和应力腐蚀实验箱1，实际使用时，首先，采用夹持器对应力腐蚀实验箱1进行夹持，其次，将应力腐蚀实验样品3与应力腐蚀实验箱1连接并在应力腐蚀实验箱1内通入腐蚀性液体5，之后，将应力腐蚀实验样品3与万能试验机2连接，然后，对腐蚀性液体5进行加热，再采用万能试验机2对应力腐蚀实验样品3进行加载，避免了万能试验机2的上夹头2-4和下夹头2-5伸入到应力腐蚀实验箱1中，防止了万能试验机2的上夹头2-4和下夹头2-5被腐蚀以及应力腐蚀实验样品3与万能试验机2的上夹头2-4和下夹头2-5在腐蚀性液体5中形成电化学腐蚀，保护了实验装置，实现了在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验，能够实现恒应力拉伸、慢应变速率拉伸等精确可控的应力腐蚀实验，不仅可以将应力腐蚀实验样品3加载断裂，还可以实现定时加载，并输出应力应变曲线、临界应力、临界应力强度因子、裂纹扩展速率、裂纹起导时间、破坏时间等关键数据，解决了现有技术中没有在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的不足。
本实施例中，万能试验机2设置有移动横梁2-1、工作台2-2、两根立柱2-3和横梁2-6，移动横梁2-1上设置有与应力腐蚀实验样品3上端连接的上夹头2-4，工作台2-2上设置有与应力腐蚀实验样品3下端连接的下夹头2-5，实际使用时，上夹头2-4和下夹头2-5能够与应力腐蚀实验样品3固定连接，使应力腐蚀实验样品3与万能试验机2进行连接，保持了应力腐蚀实验样品3稳定固定在万能试验机2上，连接可靠，实现了采用万能试验机2对应力腐蚀实验样品3进行多种方式的加载，提高了实验的适用性。
本实施例中，夹持器包括对称设置在两根立柱2-3上的第一夹持器4-1和第二夹持器4-2，实际使用时，通过夹持器对应力腐蚀实验箱1进行固定连接，保持了应力腐蚀实验箱1稳定固定在万能试验机2上，连接可靠。
本实施例中，应力腐蚀实验箱1包括用于盛装腐蚀性液体5的双层玻璃圆筒1-1、与双层玻璃圆筒1-1上端密封连接的上塞头1-2和与双层玻璃圆筒1-1下端密封连接的下塞头1-3，实际使用时，采用玻璃作为材料，具有耐高温、耐腐蚀和导热效果好的优点，满足了本发明对高温和腐蚀环境的要求，并且双层玻璃无色透明，实验者可以在实验期间对测试中的应力腐蚀实验样品3的状态进行实时观测，当借助相机时，还能实现对测试中的应力腐蚀实验样品3的表面形貌、裂纹扩展路径、裂纹扩展速率等关键数据的实时获取，通过密封连接避免了腐蚀性液体5从应力腐蚀实验箱1流出，增加了实验的安全性和可靠性。
本实施例中，双层玻璃圆筒1-1的侧壁为中空结构，双层玻璃圆筒1-1上端的外壁上开设有与中空结构连通的加热介质出口1-1-1，双层玻璃圆筒1-1下端的外壁上开设有与中空结构连通的加热介质入口1-1-2，实际使用时，通过加热介质入口1-1-2和加热介质出口1-1-1，使加热介质可以源源不断的通入双层玻璃圆筒1-1，能够加热双层玻璃圆筒1-1中盛放的腐蚀性液体5，实现了对应力腐蚀实验箱1中的腐蚀性液体5进行均匀的加热，为实验提供了所需的高温环境。
本实施例中，上塞头1-2和下塞头1-3的中间位置分别开设有供应力腐蚀实验样品3穿过且与应力腐蚀实验样品3密封连接的上塞头试样通孔1-2-1和下塞头试样通孔1-3-1，实际使用时，能够使应力腐蚀实验样品3穿过应力腐蚀实验箱1，防止了万能试验机2的上夹头2-4和下夹头2-5被腐蚀以及应力腐蚀实验样品3与万能试验机2的上夹头2-4和下夹头2-5在腐蚀性液体5中形成电化学腐蚀，提高了实验的准确性，通过密封连接避免了腐蚀性液体5从应力腐蚀实验箱1流出，增加了实验的安全性和可靠性。
本实施例中，上塞头1-2上开设有冷凝装置通孔1-2-2，冷凝装置1-4穿过冷凝装置通孔1-2-2与上塞头1-2密封连接，实际使用时，在上塞头1-2上开设有冷凝装置通孔1-2-2，使应力腐蚀实验箱1内部与大气连通，避免了因应力腐蚀实验箱1的内部压力过大导致的发生危险的不足，使用冷凝装置1-4用于冷凝加热过程中产生的腐蚀性蒸汽，避免腐蚀性蒸汽进入大气，具有环境友好的优点，提高了实验的安全性，通过密封连接避免了腐蚀性蒸汽从应力腐蚀实验箱1溢出，增加了实验的安全性和可靠性。
本实施例中，所述应力腐蚀实验样品3的长度比应力腐蚀实验箱1的高度长50mm～100mm，优选为50mm、65mm、100mm。
所述双层玻璃圆筒1-1的内壁上设置有K型热电偶，所述双层玻璃圆筒1-1的外壁上设置有与K型热电偶连接的HD830型数字温度显示器。
本发明的一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的方法通过实施例2～实施例4进行详细描述。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将锆合金金属棒进行加工处理，得到实验棒，其结构和尺寸见图5；
步骤二、将万能试验机2的立柱2-3上设置的第一夹持器4-1和第二夹持器4-2与双层玻璃圆筒1-1的中部进行夹持连接，将双层玻璃圆筒1-1的下端与下塞头1-3进行密封连接，将步骤一中得到的实验棒的短连接段3-2插入下塞头1-3的下塞头试样通孔1-3-1并保持密封，将质量浓度为6mol/L的硝酸溶液注入到双层玻璃圆筒1-1内，保持实验棒的棒标距段3-3完全浸没在硝酸溶液中，将双层玻璃圆筒1-1的上端和上塞头1-2进行密封连接，将实验棒的长连接段3-4与上塞头1-2的上塞头试样通孔1-2-1进行密封连接，将上塞头1-2的冷凝装置通孔1-2-2内插入与冷凝装置通孔1-2-2密封连接的通有冷水的冷凝管，将从上塞头试样通孔1-2-1伸出的实验棒的上夹持段3-5通过上夹持段3-5上的螺纹夹持固定在万能试验机2的上夹头2-4中，将从下塞头试样通孔1-3-1伸出的实验棒的下夹持段3-1通过下夹持段3-1上的螺纹夹持固定在万能试验机2的下夹头2-5中；
步骤三、采用循环泵将经恒温槽加热至温度为120℃的甲基硅油持续通过加热介质入口1-1-2进入双层玻璃圆筒1-1的侧壁内并从加热介质出口1-1-1流出，以对双层玻璃圆筒1-1中盛放的硝酸溶液进行恒温加热，待应力腐蚀实验箱1内的硝酸溶液沸腾后启动万能试验机2对实验棒进行慢应变速率拉伸，其中，应变速率为1×10-4s-1，当进行慢应变速率拉伸的实验棒断裂后停止实验，得到加载后的实验棒和实验数据。
图5是本实施例腐蚀实验前实验棒的结构示意图，从图5中可以看出，腐蚀实验前实验棒的长度为180mm，腐蚀实验前实验棒从左至右依次为：带螺纹的长度为20mm，直径为6mm的下夹持段3-1，长度为45mm，直径为8mm的短连接段3-2，长度为20mm，直径为3mm的棒标距段3-3，长度为75mm，直径为8mm的长连接段3-4，带螺纹的长度为20mm，直径为6mm的上夹持段3-5，其中，短连接段3-2与下夹持段3-1的连接处进行1×45°倒角，长连接段3-4与上夹持段3-5的连接处进行1×45°倒角，短连接段3-2与棒标距段3-3的连接处进行R5倒角，长连接段3-4与棒标距段3-3的连接处进行R5倒角。
图6是本实施例加载后得到的实验棒的SEM图，从图6可以看出，本实施例使用的实验棒在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验中发生断裂。
图7是本实施例加载后得到的实验棒的断裂面SEM图，从图7中可以看出，本实施例使用的实验棒在高温液相腐蚀环境中发生应力腐蚀开裂，断裂方式为脆性沿晶断裂。
图8是本实施例得到的应力应变曲线图，从图8中可以看出，本实施例使用的实验棒在高温液相腐蚀环境中未发生明显屈服即断裂，与图7中得出的脆性断裂结论一致。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将304L不锈钢金属板进行加工处理，得到实验板；
步骤二、将万能试验机2的立柱2-3上设置的第一夹持器4-1和第二夹持器4-2与双层玻璃圆筒1-1的中部进行夹持连接，将双层玻璃圆筒1-1的下端与下塞头1-3进行密封连接，将步骤一中得到的实验板的短夹持段3-6插入下塞头1-3的下塞头试样通孔1-3-1并保持密封，将质量浓度为8mol/L的硝酸溶液注入到双层玻璃圆筒1-1内，保持实验板的板标距段3-7完全浸没在硝酸溶液中，将双层玻璃圆筒1-1的上端和上塞头1-2进行密封连接，将实验板的长夹持段3-8与上塞头1-2的上塞头试样通孔1-2-1进行密封连接，将上塞头1-2的冷凝装置通孔1-2-2内插入与冷凝装置通孔1-2-2密封连接的通有冷水的冷凝管，将从上塞头试样通孔1-2-1伸出的实验板的长夹持段3-8通过长夹持段3-8上的通孔夹持固定在万能试验机2的上夹头2-4中，将从下塞头试样通孔1-3-1伸出的实验板的短夹持段3-6通过短夹持段3-6上的通孔夹持固定在万能试验机2的下夹头2-5中；
步骤三、采用循环泵将经恒温槽加热至温度为120℃的甲基硅油持续通过加热介质入口1-1-2进入双层玻璃圆筒1-1的侧壁内并从加热介质出口1-1-1流出，以对双层玻璃圆筒1-1中的硝酸溶液恒温加热，待应力腐蚀实验箱1内的硝酸溶液沸腾后启动万能试验机2对实验板进行恒应力拉伸，其中，恒应力为150MPa，当进行恒应力拉伸的实验板断裂后停止实验，得到加载后的实验板和实验数据。
图9是本实施例腐蚀实验前实验板的俯视图，从图9中可以看出，腐蚀实验前实验板的长度为195mm，腐蚀实验前实验板从左至右依次为：长度为68.7mm，宽度为20mm的短夹持段3-6，长度为40mm，宽度为6mm的板标距段3-7，长度为86.3mm，宽度为20mm的长夹持段3-8，其中，在短夹持段3-6上面积较大的一面上开设有直径为8.1mm的通孔，所述通孔的轴线距短夹持段3-6的端面的距离为16mm且距与短夹持段3-6端面连接的面积较小的两面的距离均为10mm，在长夹持段3-8上面积较大的一面上开设有直径为8.1mm的通孔，所述通孔的轴线距长夹持段3-8的端面的距离为16mm且距长夹持段3-8端面连接的面积较小的两面的距离均为10mm，短夹持段3-6与板标距段3-7的连接处进行R5倒角，长夹持段3-8与板标距段3-7的连接处进行R5倒角。
图10是本实施例腐蚀实验前实验板的主视图，从图10中可以看出，本实施例腐蚀实验前实验板的厚度为3mm。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将310L不锈钢金属板进行加工处理，得到实验板，其结构和尺寸见图9和图10；
步骤二、将万能试验机2的立柱2-3上设置的第一夹持器4-1和第二夹持器4-2与双层玻璃圆筒1-1的中部进行夹持连接，将双层玻璃圆筒1-1的下端与下塞头1-3进行密封连接，将步骤一中得到的实验板的短夹持段3-6插入下塞头1-3的下塞头试样通孔1-3-1并保持密封，将质量浓度为8mol/L的硫酸溶液注入到双层玻璃圆筒1-1内，保持实验板的板标距段3-7完全浸没在硫酸溶液中，将双层玻璃圆筒1-1的上端和上塞头1-2进行密封连接，将实验板的长夹持段3-8与上塞头1-2的上塞头试样通孔1-2-1进行密封连接，将上塞头1-2的冷凝装置通孔1-2-2内插入与冷凝装置通孔1-2-2密封连接的通有冷水的冷凝管，将从上塞头试样通孔1-2-1伸出的实验板的长夹持段3-8通过长夹持段3-8上的通孔夹持固定在万能试验机2的上夹头2-4中，将从下塞头试样通孔1-3-1伸出的实验板的短夹持段3-6通过短夹持段3-6上的通孔夹持固定在万能试验机2的下夹头2-5中；
步骤三、采用循环泵将经恒温槽加热至温度为107℃的甲基硅油持续通过加热介质入口1-1-2进入双层玻璃圆筒1-1的侧壁内并从加热介质出口1-1-1流出，以对双层玻璃圆筒1-1中的硝酸溶液恒温加热，待应力腐蚀实验箱1内的硫酸溶液的温度为105℃后启动万能试验机2对实验板进行恒应力拉伸，其中，恒应力为200MPa，当进行恒应力拉伸的实验板的加载时间达到50小时后停止实验，得到加载后的实验板和实验数据。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置，其特征在于，包括万能试验机(2)和与所述万能试验机(2)通过夹持器夹持连接的应力腐蚀实验箱(1)，所述万能试验机(2)包括工作台(2-2)和分别设置在所述工作台(2-2)台面两端的两根立柱(2-3)，两根立柱(2-3)的顶端分别与固定横梁(2-6)的两端连接，两根所述立柱(2-3)之间设置有用于对应力腐蚀实验样品(3)加载的移动横梁(2-1)，所述移动横梁(2-1)上设置有与应力腐蚀实验样品(3)上端连接的上夹头(2-4)，所述工作台(2-2)上设置有与应力腐蚀实验样品(3)下端连接的下夹头(2-5)，所述夹持器包括对称设置在两根立柱(2-3)上的第一夹持器(4-1)和第二夹持器(4-2)，所述第一夹持器(4-1)和第二夹持器(4-2)的夹持端对称夹持在应力腐蚀实验箱(1)上，所述应力腐蚀实验箱(1)包括用于盛装腐蚀性液体(5)的双层玻璃圆筒(1-1)、与所述双层玻璃圆筒(1-1)上端密封连接的上塞头(1-2)和与所述双层玻璃圆筒(1-1)下端密封连接的下塞头(1-3)，所述双层玻璃圆筒(1-1)的侧壁为中空结构，所述双层玻璃圆筒(1-1)上端的外壁上开设有与所述中空结构连通的加热介质出口(1-1-1)，所述双层玻璃圆筒(1-1)下端的外壁上开设有与所述中空结构连通的加热介质入口(1-1-2)，所述上塞头(1-2)和下塞头(1-3)的中心处分别对应开设有供应力腐蚀实验样品(3)穿过且与应力腐蚀实验样品(3)密封连接的上塞头试样通孔(1-2-1)和下塞头试样通孔(1-3-1)，所述上塞头(1-2)上开设有冷凝装置通孔(1-2-2)，冷凝装置(1-4)穿过冷凝装置通孔(1-2-2)与上塞头(1-2)密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置，其特征在于，所述应力腐蚀实验样品(3)的长度比应力腐蚀实验箱(1)的高度长50mm～100mm。
3.根据权利要求1所述的一种高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的装置，其特征在于，所述双层玻璃圆筒(1-1)的内壁上设置有热电偶，所述双层玻璃圆筒(1-1)的外壁上设置有与热电偶连接的显示仪表。
4.一种利用如权利要求1-3中任一权利要求所述的装置在高温液相腐蚀环境中进行应力腐蚀实验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将待测试的金属材料进行加工处理，得到应力腐蚀实验样品(3)；
步骤二、将步骤一中得到的应力腐蚀实验样品(3)和腐蚀性液体(5)装入应力腐蚀实验箱(1)中，然后将从应力腐蚀实验箱(1)的两端伸出的应力腐蚀实验样品(3)分别夹持固定在万能试验机(2)的上夹头(2-4)和下夹头(2-5)中；
步骤三、向应力腐蚀实验箱(1)的双层玻璃圆筒(1-1)的侧壁内通入加热介质，并对腐蚀性液体(5)进行加热，当应力腐蚀实验样品(3)承受的温度与腐蚀条件达到实验要求时，对应力腐蚀实验样品(3)进行加载，直至应力腐蚀实验样品(3)断裂或者达到实验要求的加载时间后停止实验，得到加载后的实验样品和实验数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述应力腐蚀实验样品(3)为实验棒或实验板。
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