技术摘要：
本发明涉及传热管表面缺陷腐蚀评估领域，具体为一种管状试样定量环向划伤装置及其使用方法。在主框架上设置有两个装卡卡盘、试样架台、划伤框架，管状试样设置于试样架台上表面的弧形凹槽上，试样架台上相对平行设置两个跨设于管状试样顶部的龙门压管固定装置，每个龙 全部
背景技术：
工程上，金属结构材料在使用的过程中常常会出现划伤表面缺陷，在划痕周围塑 性变形的程度影响着金属的机械性能，如耐磨性及耐受应力腐蚀的性能。核电领域，在传热 管的生产、运输、装管过程中，传热管表面常常会出现一些划伤表面缺陷。在世界范围内，已 经发生过由于划伤表面缺陷而造成的蒸汽发生器传热管失效的案例。划痕所导致的局部机 械应力使得关键晶粒交叉处的应变发生剧烈变化，在腐蚀介质中该区域更易受到侵蚀。因 此，科学地评估各个尺度的划伤表面缺陷对传热管表面微观组织及腐蚀性能的影响是我国 核电行业的迫切需要，该研究可以为核电站构件设计与延寿提供参考的数据，对我国核电 站的安全运行具有十分重要的参考价值与意义。其中，现有的传热管环向划伤对传热管使 役性能影响的研究资料和数据十分有限，在精准控制其他参数的实验条件下，定量地制备 具有不同深度、不同划伤角度、不同划伤速率的表面环向划伤的模拟试验试样则是开展这 项研究的基础。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种管状试样定量环向划伤装置及其使用方法，在传热管 表面制备定量环向划伤模拟试样，解决用于在高温高压水中腐蚀测试的管状定量环向划伤 试样制备的问题。 本发明的技术方案如下： 一种管状试样定量环向划伤装置，主框架上设置有两个装卡卡盘、试样架台、划伤 框架，主框架包括主框架侧板A、主框架侧板B、主框架平台，主框架侧板A、主框架侧板B沿竖 向相对平行设置于主框架平台上，主框架侧板A、主框架侧板B相对侧面上分别设置装卡卡 盘，试样架台设置于主框架侧板A、主框架侧板B之间的主框架平台上，管状试样设置于试样 架台上表面的弧形凹槽上，试样架台上相对平行设置两个跨设于管状试样顶部的龙门压管 固定装置，每个龙门压管固定装置通过其上弧形压紧块底部的弧形凹槽与管状试样配合， 试样架台上表面的弧形凹槽与弧形压紧块底部的弧形凹槽相对应，使管状试样上下通过龙 门压管固定装置与试样架台夹持，管状试样的两端安装于两个装卡卡盘之间； 划伤框架为单立柱上端带有悬臂的结构，所述悬臂的端部上下设置锁紧机构、划 伤机构，划伤机构的上端设有标矩尺，标矩尺穿设于板条形锁紧机构中间的孔，并与所述孔 呈滑动配合，锁紧机构的侧面开孔内安装锁紧螺栓，通过锁紧螺栓与标矩尺锁紧定位，划伤 机构的下端安装与管状试样表面相对应的锥形头。 所述的管状试样定量环向划伤装置，两个装卡卡盘分别通过线路与电机相连，电 机通过变频器与电源相连，通过电机驱动两个装卡卡盘，两个装卡卡盘带动管状试样沿环 4 CN 111579322 A 说 明 书 2/5 页 向旋转。 所述的管状试样定量环向划伤装置，变频器的频率在0～100Hz可调，实现制备过 程中划伤机构的不同环向划伤速度控制。 所述的管状试样定量环向划伤装置，为了保护管状试样的原始表面状态，在试样 架台、龙门压管固定装置夹持管状试样的弧形接触处均设有缓冲棉。 所述的管状试样定量环向划伤装置，龙门压管固定装置由旋盘、螺杆、龙门架、滑 槽、弧形压紧块组成，具体结构如下： 龙门架的顶部中间开有螺纹孔，竖向设置的螺杆穿设于所述螺纹孔，螺杆的上端 与旋盘一体连接，螺杆的下端与弧形压紧块通过轴承连接，弧形压紧块的两侧与龙门架内 相对两侧竖向的滑槽呈滑动配合，弧形压紧块的底部设有可与管状试样匹配的弧形凹槽。 所述的管状试样定量环向划伤装置，使用时，两个龙门压管固定装置固定于带有 弧形凹槽的试样架台上，龙门压管固定装置与试样架台之间一体连接，以此实现管状试样 的固定。 所述的管状试样定量环向划伤装置，划伤机构由接触传感器、柱形杆、锥形头套 筒、上紧固螺栓孔、下紧固螺栓孔、锥形头组成，具体结构如下： 上下设置紧密接触的柱形杆、锥形头穿设于锥形头套筒，接触传感器安装于柱形 杆露出锥形头套筒的上部侧面；锥形头套筒的上部侧面开设上紧固螺栓孔，上紧固螺栓安 装于上紧固螺栓孔，柱形杆通过上紧固螺栓顶紧固定于锥形头套筒；锥形头套筒的下部侧 面开设下紧固螺栓孔，下紧固螺栓安装于下紧固螺栓孔，锥形头为柱形段和锥形段上下一 体的结构，锥形头的柱形段通过下紧固螺栓顶紧固定于锥形头套筒，锥形头的锥形段下端 与待划伤的管状试样相对应。 所述的管状试样定量环向划伤装置，标矩尺的下端与柱形杆的上端相连，通过标 矩尺上下调节锥形头的划伤深度，实现划伤深度的定量预设；当锥形头接触到管状试样时， 接触传感器出现信号反馈，以此作为标矩尺的调整零点。 所述的管状试样定量环向划伤装置，锥形头采用YG系硬质合金，柱形杆采用TWIP 钢。 所述的管状试样定量环向划伤装置的使用方法，具体步骤如下： (1)选取所需制备划痕角度配套的锥形头，将锥形头安装入锥形头套筒内，安装过 程中锥形头与柱形杆密切配合，向上完全顶紧，通过下紧固螺栓孔、上紧固螺栓孔进行紧 固，保持紧固配合； (2)固定管状试样，将管状试样插入左侧装卡卡盘中紧固，并置于试样架台上，再 装入右侧装卡卡盘中紧固；旋转旋盘，将弧形压紧块下压，直至弧形压紧块刚好接触上管状 试样； (3)通过标矩尺向下运动，直至划伤机构下端的锥形头接触到管状试样表面的最 高点，接触传感器发出提示音，此时拧动锁紧螺栓，将整个划伤机构固定于此高度，将标矩 尺归零； (4)松开锁紧螺栓，调整标矩尺，划伤机构下端的锥形头向下扎入管状试样表面， 待标矩尺向下运动到所需指定定量环向划伤深度后，拧动锁紧螺栓，锁死标矩尺； (5)以220V供电连接电源，调节变频器频率，使其达到制备所需的划伤速率，按动 5 CN 111579322 A 说 明 书 3/5 页 变频器“开始”按钮，管状试样开始旋转，环向划伤制备开始； (6)完成划痕制备，按动变频器“停止”按钮，松开锁紧螺栓，将标矩尺上升，松开旋 盘，将带有表面环向划伤的管状试样取出。 本发明的优点及有益效果是： 1、本发明装置能够定量地制备带有不同划伤深度、不同划伤角度、不同划伤速率 的表面环向划伤试验模拟试样，不仅能同时保证环向划伤制备的定量几何精度和划伤速率 参数精度，更兼顾具有操作简易、经济性好、实用性高等特点。 2、本发明在管状试样上下两侧同时设置了弧形固定结构，上夹紧为龙门压管固定 装置，下夹紧为带弧形开口的试样架台；弧形段设置有缓冲棉，能在保护管材原始表面状态 的条件下实现对管状试样上下运动自由度的限制，仅保留其旋转自由度，配合端部的装卡 卡盘紧固效果好、安装简易、操作方便。 3、本发明中划伤机构采取刚性设计，可以有效避免划伤过程中因刚度不足所引起 的塑性变形问题，从而有效降低环向划伤深度误差；同时，采用接触感应器，增大零点校正 的准确性。 4、本发明中对划伤机构采用锁紧螺栓、上紧固螺栓、下紧固螺栓进行锁死紧固，其 可靠性高、锁紧牢固。 附图说明 图1为管状试样定量环向划伤装置结构示意图。图中，1电源；2变频器；3电机；4标 矩尺；5锁紧机构；6锁紧螺栓；7龙门压管固定装置；8划伤机构；9主框架；91主框架侧板A；92 主框架侧板B；93主框架平台；10划伤框架；11装卡卡盘；12试样架台；13管状试样。 图2为龙门压管固定装置7的结构示意图。图中，71旋盘；72螺杆；73龙门架；74滑 槽；75弧形压紧块。 图3为划伤机构8的结构示意图。图中，81接触传感器；82柱形杆；83锥形头套筒；84 上紧固螺栓孔；85下紧固螺栓孔；86锥形头。
本发明涉及传热管表面缺陷腐蚀评估领域，具体为一种管状试样定量环向划伤装置及其使用方法。在主框架上设置有两个装卡卡盘、试样架台、划伤框架，管状试样设置于试样架台上表面的弧形凹槽上，试样架台上相对平行设置两个跨设于管状试样顶部的龙门压管固定装置，每个龙 全部
背景技术：
工程上，金属结构材料在使用的过程中常常会出现划伤表面缺陷，在划痕周围塑 性变形的程度影响着金属的机械性能，如耐磨性及耐受应力腐蚀的性能。核电领域，在传热 管的生产、运输、装管过程中，传热管表面常常会出现一些划伤表面缺陷。在世界范围内，已 经发生过由于划伤表面缺陷而造成的蒸汽发生器传热管失效的案例。划痕所导致的局部机 械应力使得关键晶粒交叉处的应变发生剧烈变化，在腐蚀介质中该区域更易受到侵蚀。因 此，科学地评估各个尺度的划伤表面缺陷对传热管表面微观组织及腐蚀性能的影响是我国 核电行业的迫切需要，该研究可以为核电站构件设计与延寿提供参考的数据，对我国核电 站的安全运行具有十分重要的参考价值与意义。其中，现有的传热管环向划伤对传热管使 役性能影响的研究资料和数据十分有限，在精准控制其他参数的实验条件下，定量地制备 具有不同深度、不同划伤角度、不同划伤速率的表面环向划伤的模拟试验试样则是开展这 项研究的基础。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种管状试样定量环向划伤装置及其使用方法，在传热管 表面制备定量环向划伤模拟试样，解决用于在高温高压水中腐蚀测试的管状定量环向划伤 试样制备的问题。 本发明的技术方案如下： 一种管状试样定量环向划伤装置，主框架上设置有两个装卡卡盘、试样架台、划伤 框架，主框架包括主框架侧板A、主框架侧板B、主框架平台，主框架侧板A、主框架侧板B沿竖 向相对平行设置于主框架平台上，主框架侧板A、主框架侧板B相对侧面上分别设置装卡卡 盘，试样架台设置于主框架侧板A、主框架侧板B之间的主框架平台上，管状试样设置于试样 架台上表面的弧形凹槽上，试样架台上相对平行设置两个跨设于管状试样顶部的龙门压管 固定装置，每个龙门压管固定装置通过其上弧形压紧块底部的弧形凹槽与管状试样配合， 试样架台上表面的弧形凹槽与弧形压紧块底部的弧形凹槽相对应，使管状试样上下通过龙 门压管固定装置与试样架台夹持，管状试样的两端安装于两个装卡卡盘之间； 划伤框架为单立柱上端带有悬臂的结构，所述悬臂的端部上下设置锁紧机构、划 伤机构，划伤机构的上端设有标矩尺，标矩尺穿设于板条形锁紧机构中间的孔，并与所述孔 呈滑动配合，锁紧机构的侧面开孔内安装锁紧螺栓，通过锁紧螺栓与标矩尺锁紧定位，划伤 机构的下端安装与管状试样表面相对应的锥形头。 所述的管状试样定量环向划伤装置，两个装卡卡盘分别通过线路与电机相连，电 机通过变频器与电源相连，通过电机驱动两个装卡卡盘，两个装卡卡盘带动管状试样沿环 4 CN 111579322 A 说 明 书 2/5 页 向旋转。 所述的管状试样定量环向划伤装置，变频器的频率在0～100Hz可调，实现制备过 程中划伤机构的不同环向划伤速度控制。 所述的管状试样定量环向划伤装置，为了保护管状试样的原始表面状态，在试样 架台、龙门压管固定装置夹持管状试样的弧形接触处均设有缓冲棉。 所述的管状试样定量环向划伤装置，龙门压管固定装置由旋盘、螺杆、龙门架、滑 槽、弧形压紧块组成，具体结构如下： 龙门架的顶部中间开有螺纹孔，竖向设置的螺杆穿设于所述螺纹孔，螺杆的上端 与旋盘一体连接，螺杆的下端与弧形压紧块通过轴承连接，弧形压紧块的两侧与龙门架内 相对两侧竖向的滑槽呈滑动配合，弧形压紧块的底部设有可与管状试样匹配的弧形凹槽。 所述的管状试样定量环向划伤装置，使用时，两个龙门压管固定装置固定于带有 弧形凹槽的试样架台上，龙门压管固定装置与试样架台之间一体连接，以此实现管状试样 的固定。 所述的管状试样定量环向划伤装置，划伤机构由接触传感器、柱形杆、锥形头套 筒、上紧固螺栓孔、下紧固螺栓孔、锥形头组成，具体结构如下： 上下设置紧密接触的柱形杆、锥形头穿设于锥形头套筒，接触传感器安装于柱形 杆露出锥形头套筒的上部侧面；锥形头套筒的上部侧面开设上紧固螺栓孔，上紧固螺栓安 装于上紧固螺栓孔，柱形杆通过上紧固螺栓顶紧固定于锥形头套筒；锥形头套筒的下部侧 面开设下紧固螺栓孔，下紧固螺栓安装于下紧固螺栓孔，锥形头为柱形段和锥形段上下一 体的结构，锥形头的柱形段通过下紧固螺栓顶紧固定于锥形头套筒，锥形头的锥形段下端 与待划伤的管状试样相对应。 所述的管状试样定量环向划伤装置，标矩尺的下端与柱形杆的上端相连，通过标 矩尺上下调节锥形头的划伤深度，实现划伤深度的定量预设；当锥形头接触到管状试样时， 接触传感器出现信号反馈，以此作为标矩尺的调整零点。 所述的管状试样定量环向划伤装置，锥形头采用YG系硬质合金，柱形杆采用TWIP 钢。 所述的管状试样定量环向划伤装置的使用方法，具体步骤如下： (1)选取所需制备划痕角度配套的锥形头，将锥形头安装入锥形头套筒内，安装过 程中锥形头与柱形杆密切配合，向上完全顶紧，通过下紧固螺栓孔、上紧固螺栓孔进行紧 固，保持紧固配合； (2)固定管状试样，将管状试样插入左侧装卡卡盘中紧固，并置于试样架台上，再 装入右侧装卡卡盘中紧固；旋转旋盘，将弧形压紧块下压，直至弧形压紧块刚好接触上管状 试样； (3)通过标矩尺向下运动，直至划伤机构下端的锥形头接触到管状试样表面的最 高点，接触传感器发出提示音，此时拧动锁紧螺栓，将整个划伤机构固定于此高度，将标矩 尺归零； (4)松开锁紧螺栓，调整标矩尺，划伤机构下端的锥形头向下扎入管状试样表面， 待标矩尺向下运动到所需指定定量环向划伤深度后，拧动锁紧螺栓，锁死标矩尺； (5)以220V供电连接电源，调节变频器频率，使其达到制备所需的划伤速率，按动 5 CN 111579322 A 说 明 书 3/5 页 变频器“开始”按钮，管状试样开始旋转，环向划伤制备开始； (6)完成划痕制备，按动变频器“停止”按钮，松开锁紧螺栓，将标矩尺上升，松开旋 盘，将带有表面环向划伤的管状试样取出。 本发明的优点及有益效果是： 1、本发明装置能够定量地制备带有不同划伤深度、不同划伤角度、不同划伤速率 的表面环向划伤试验模拟试样，不仅能同时保证环向划伤制备的定量几何精度和划伤速率 参数精度，更兼顾具有操作简易、经济性好、实用性高等特点。 2、本发明在管状试样上下两侧同时设置了弧形固定结构，上夹紧为龙门压管固定 装置，下夹紧为带弧形开口的试样架台；弧形段设置有缓冲棉，能在保护管材原始表面状态 的条件下实现对管状试样上下运动自由度的限制，仅保留其旋转自由度，配合端部的装卡 卡盘紧固效果好、安装简易、操作方便。 3、本发明中划伤机构采取刚性设计，可以有效避免划伤过程中因刚度不足所引起 的塑性变形问题，从而有效降低环向划伤深度误差；同时，采用接触感应器，增大零点校正 的准确性。 4、本发明中对划伤机构采用锁紧螺栓、上紧固螺栓、下紧固螺栓进行锁死紧固，其 可靠性高、锁紧牢固。 附图说明 图1为管状试样定量环向划伤装置结构示意图。图中，1电源；2变频器；3电机；4标 矩尺；5锁紧机构；6锁紧螺栓；7龙门压管固定装置；8划伤机构；9主框架；91主框架侧板A；92 主框架侧板B；93主框架平台；10划伤框架；11装卡卡盘；12试样架台；13管状试样。 图2为龙门压管固定装置7的结构示意图。图中，71旋盘；72螺杆；73龙门架；74滑 槽；75弧形压紧块。 图3为划伤机构8的结构示意图。图中，81接触传感器；82柱形杆；83锥形头套筒；84 上紧固螺栓孔；85下紧固螺栓孔；86锥形头。
