钢绞线低温力学性能拉伸试验装置论文和设计-吴勇翔

全文摘要

本实用新型公开了一种钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，包括试验机、控制显示系统、软套管和引伸计；试验机的相对两端分别设有固定爪和张拉爪，用于夹持软套管和被测钢绞线；软套管由相互套接的上软套管和下软套管组成，上软套管和下软套管相互套接的长度大于钢绞线的拉伸长度，软套管内填充有低温液态介质；引伸计的两端分别通过夹件夹紧于上下软套管上；试验机和引伸计分别与控制显示系统导线连接。本实用新型能可靠地完成钢绞线低温力学性能拉伸试验，为评估钢绞线低温状态拉伸性能提供可靠的依据。

主设计要求

1.一种钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，其特征在于，包括试验机、控制显示系统、软套管和引伸计；所述试验机的相对两端分别设有固定爪和张拉爪，用于夹持软套管和被测钢绞线；所述软套管由相互套接的上软套管和下软套管组成，所述上软套管和所述下软套管相互套接的长度大于所述钢绞线的拉伸长度，所述软套管内填充有低温液态介质；所述引伸计的两端分别通过夹件夹紧于上下软套管上；所述试验机和所述引伸计分别与所述控制显示系统导线连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，其特征在于，所述上软套管和所述下软套管的相对两内侧均设有摩擦片，所述钢绞线的两端分别位于两内侧的所述摩擦片之间。

3.根据权利要求1-2任一项所述的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，其特征在于，所述夹件包括夹板和表杆，所述夹板的一端夹紧所述软套管内的钢绞线，另一端夹紧所述表杆，所述引伸计夹紧所述表杆。

4.根据权利要求1-2任一项所述的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，其特征在于，所述软套管内间隔设有温度传感器，所述温度传感器连接所述控制显示系统。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及金属材料低温拉伸试验技术领域，特别是一种钢绞线低温力学性能拉伸试验装置。

背景技术

LNG储罐是液化天然气接收和输送的重要载体，其安全性能至关重要，当LNG储罐内罐发生泄漏事故时，预应力混凝土结构的外罐承担收集液体、气体泄漏物职能，外罐罐壁预应力混凝土的钢绞线要能够承受LNG液体产生的-165℃低温和内压力对其力学的影响，因此如何测试钢绞线在低温环境下的力学性能，不仅可以保证LNG储罐的安全使用，同时也能为LNG储罐的设计提供基础数据。国家标准《预应力混凝土用钢材试验方法》GB\/T21839-2008 提出了钢绞线室温(10℃～35℃)状态下拉伸试验方法；但是目前尚未有标准或规范指导钢绞线低温力学性能拉伸试验方法。

中国石油学会于2016年01月12日在广州举办的第二届中国液化天然气储运技术交流会中，陈建国发表的《大型低温储罐预应力钢绞线低温检测方法初探》论文第242页中公开了一种单根钢绞线低温试验装置，包括钢结构支架、压力感应器、锚固块、千斤顶、位移计、液氮密封帽、防护罩及液氮注入管等。

上述现有技术，虽然能保证整根钢绞线完全浸泡在低温液态介质中，使得钢绞线整体温度均匀一致，以确保测量准确性。但是，其利用位移计和降温区半封闭空管对钢绞线进行测量，其中，降温区半封闭空管为硬管道，且拉伸钢绞线的同时同步拉伸空管，这样的试验装置，不能保证钢绞线表面损伤最小，同时不能保证力学试验拉伸破断位置在钢绞线自由段处，以使测量结果有误差。此外，钢绞线直接套在空管内，无任何固定措施，在一定程度上影响了测量的准确性。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，能可靠地完成钢绞线低温力学性能拉伸试验，为评估钢绞线低温状态拉伸性能提供可靠的依据。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下：

一种钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，包括试验机、控制显示系统、软套管和引伸计；所述试验机的相对两端分别设有固定爪和张拉爪，用于夹持软套管和被测钢绞线，所述软套管由相互套接的上软套管和下软套管组成，做拉伸试验时，所述钢绞线的两端分别穿过所述上软套管和所述下软套管而被所述张拉爪和所述固定爪夹紧；所述上软套管和所述下软套管相互套接的长度大于所述钢绞线的拉伸长度，所述软套管内填充有低温液态介质，试验时整根钢绞线完全浸泡在低温液态介质中，使得所述钢绞线整体温度均匀一致，提高了所述钢绞线在某温度下拉伸力学性能的测量准确性；所述引伸计的两端分别通过夹件夹紧于上下软套管上；所述试验机和所述引伸计分别与所述控制显示系统导线连接，以使试验参数在所述控制显示系统显示。

优选地，所述上软套管和所述下软套管的相对两内侧均设有摩擦片，所述钢绞线的两端分别位于两内侧的所述摩擦片之间，进一步减小钢绞线表面损伤。

优选地，所述夹件包括夹板和表杆，所述夹板的一端夹紧所述软套管内的钢绞线，另一端夹紧所述表杆，所述引伸计夹紧所述表杆。

优选地，所述软套管内间隔设有温度传感器，所述温度传感器连接所述控制显示系统。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，使用软套管包裹住钢绞线，并往软套管内注入低温液态介质，保证整根钢绞线完全浸泡在低温液态介质中，使得钢绞线整体温度均匀一致，提高了钢绞线在某温度下拉伸力学性能的测量准确性。

本实用新型提供的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，使用试验爪和摩擦片夹持钢绞线，可使钢绞线表面损伤最小，保证力学试验拉伸破断位置在钢绞线自由段处，从而获得钢绞线最大力值。

本实用新型提供的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，使用引伸计测量钢绞线弹性模量、屈服力等，提高了测量精度，为评估钢绞线低温力学性能提供了可靠的数据。

综上所述，本实用新型提供的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，结构简单，材料容易取得。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的钢绞线低温力学性能拉伸试验装置中的软套管的结构示意图。

图中，1-试验机，2-控制显示系统，3-软套管，31-上软套管，32-下软套管，4-钢绞线，5- 引伸计，61-固定爪，62-张拉爪，7-摩擦片，8-表杆，9-夹板，10-温度传感器。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施例并配合附图予以说明。

请同时参见图1和图2，本实用新型提供了一种钢绞线低温力学性能拉伸试验装置，包括试验机1、控制显示系统2、软套管3和引伸计5。试验机1的相对两端分别设有固定爪61 和张拉爪62，用于夹持软套管3和被测钢绞线4。软套管3由相互套接的上软套管31和下软套管32组成，做拉伸试验时，钢绞线4的两端分别穿过上软套管31和下软套管32而被张拉爪62和固定爪61夹紧。软套管3内填充有低温液态介质，上软套管31和下软套管32相互套接的长度大于钢绞线4的拉伸长度，以保证低温液态介质能连续灌入软套管3内。试验时整根钢绞线4完全浸泡在低温液态介质中，使得钢绞线4整体温度均匀一致，提高了钢绞线 4在某温度下拉伸力学性能的测量准确性。因上软套管31和下软套管32为相互套接，故试验机1在拉伸钢绞线4的过程中，避免了同时拉伸软套管3，进一步保证了试验数据的准确性。引伸计5的两端分别通过夹件夹紧于上下软套管上；试验机1和引伸计5分别与控制显示系统2导线连接，以使试验参数在控制显示系统2显示。

使用时，将钢绞线4两端分别穿过上下软套管3后，再用固定爪61和张拉爪62夹紧钢绞线4的两端，接着将引伸计5的上端通过夹件夹紧位于上软套管31内的钢绞线4，并将引伸计5的下端通过夹件夹紧位于下软套管32内的钢绞线4，然后从软套管3的下方灌进低温液态介质，使软套管3内充满低温液态介质，从而使钢绞线4完全浸泡在低温液态介质中，使得钢绞线4整体温度均匀一致。在本实施例中，低温液态介质采用温度为-196℃的液氮。之后操作试验机1连续加载拉伸钢绞线4，直至引伸计5记录的伸长率稍大于屈服力的伸长率，此时取下引伸计5，继续加载至钢绞线4断裂，试验结束，并通过控制显示系统2得出钢绞线4的应力和伸长率曲线、钢绞线4的最大力Fm、屈服力(FP0.1或Fp0.2)、最大力总伸长率Agt、弹性模量E等。

进一步地，在本实施例中，引伸计5位于固定爪61和张拉爪62之间。上软套管31和下软套管32的相对两内侧均设有摩擦片7，钢绞线4的两端分别位于两内侧的摩擦片7之间，使得钢绞线4的上下两端分别与摩擦片7贴合，可使钢绞线4的表面损伤最小，保证力学试验拉伸破断位置在钢绞线4的自由段处，从而获得钢绞线4的最大力值。

进一步地，在本实施例中，夹件包括表杆8和夹板9，夹板9的右端夹紧软套管3内的钢绞线4，左端夹紧表杆8，引伸计5夹紧表杆8。具体为：上端的夹板9夹紧上软套管31，进而夹紧上软套管31内的钢绞线4；下端的夹板9夹紧下软套管32，进而夹紧下软套管32内的钢绞线4。两个表杆8分别扭紧在两个夹板9上，最后将引伸计5夹紧在表杆8上。因引伸计5不能直接夹住软管3，故设置了夹件，以使引伸计5通过夹件夹紧软套管3内的钢绞线4。在拉伸过程中，实验爪62夹持住上软套管31和钢绞线4做拉伸运动，由于上端的夹板9夹住上软套管31和钢绞线4，故上端的夹板9、上软套管31和钢绞线4同步移动；下端的夹板 9靠近固定爪61，在拉伸过程中，固定爪61夹持住下软套管32和钢绞线4固定不动，下端的夹板9夹住上软套管31和钢绞线4，故下端的夹板9、下软套管32和钢绞线4固定不动；引伸计5探测上下两端的两个夹板9的位移变形量，并通过上下两端的两个夹板9的位移变形量换算出钢绞线4的应力-伸长率曲线。

进一步地，在本实施例中，软套管3内间隔设有温度传感器10，温度传感器10连接控制显示系统2。在本实施例中，软套管3的进口、软套管3的出口以及软套管3的中间这三个位置分别安装有一个温度传感器10，温度传感器10连接控制显示系统2。其中，软套管3的进口位于固定爪61与钢绞线4的夹紧点之外，软套管3的出口位于张拉爪62与钢绞线4的夹紧点之外。

试验开始时，操作试验机1对钢绞线4加载初始力至5％～10％Fpk，在本实施例中，操作试验机1对钢绞线4加载初始力至27.9kN，调整引伸计5置零。

然后从下软套管32的进口灌进低温液态介质，使整个软套管3内充满低温液态介质，上软套管31的出口有低温液态介质溢出，确保整根钢绞线4完全浸泡在低温液态介质中。待温度传感器10示值稳定在温度-196℃±5℃后，继续保持时间5min以上，确保钢绞线4各部位的冷却温度一致。

接着操作试验机1连续加载拉伸钢绞线4，直至引伸计5记录的伸长率稍大于屈服力的伸长率，此时取下引伸计5，继续加载至钢绞线4断裂。试验过程中，保证钢绞线4的受力长度不得小于0.8米。并保证钢绞线4屈服前加载达到指定速率5mm\/min，达到屈服之后加载达到指定速率10mm\/min，同时保证低温液态介质连续灌入软套管3内，温度传感器10示值稳定在温度-196℃±5℃以内。

试验结束，排出残余低温液态介质，取出软套管3和钢绞线4，通过控制显示系统1得出钢绞线4的应力和伸长率曲线、钢绞线4的最大力Fm、屈服力(FP0.1或Fp0.2)、最大力总伸长率Agt、弹性模量E等。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

设计图

钢绞线低温力学性能拉伸试验装置论文和设计

钢绞线低温力学性能拉伸试验装置论文和设计-吴勇翔

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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