材料高温试验的技术改造

　　如何提高蠕变、持久、松弛长时试验的自动化水平,尽可能消除人为因素提高试验精度,保证试验数据的准确可靠,一直是测试专业技术人员长期以来极为关注的问题。

　　1　温度监控系统

　　本研究采用集散型控制方式(DCS),一台炉子三段炉丝配用三套带通讯的FCS智能温控器,各温控系统的相对独立,保证了系统的长期可靠;与上位机进行双向通信,以达到监控显示记录的目的。试验机高温炉DCS型控制系统流程见图1。

　　确定温度上、下限超限自动控温系统,故障报警和事故处理系统,一旦炉温因偶然因素超过设定值上限(如+5℃)时发出声光报警,并自动切断加热试验炉的电流,当温度下降到设定值时,系统自动恢复供电,进入正常监控状态;试样断裂信号送入上位机时,由PLC-CQM1型可编程控制器自动切断加热电源,并记录断裂时间计算总时间,由数据库保存。

　　所有数据都储存在Access数据库。通过上位机查询系统的实况图、偏差图和详情表,可全面了解试验运行过程中每台试验机的当前和历史情况,查询系统中所有试验机的原始数据和运行记录(包括故障、报警等)。

　　2　试验机杠杆自动调平系统

　　试验机杠杆自动调平系统保证试验过程中正常加荷,其应用效果见文献[1]。

　　3　试验数据处理系统

　　最小蠕变速度的求取运用VB (Visual Basic〉语言编制的应用程序实现蠕变速率计算。采用最小二乘法拟合,打印结果,画出ε%-t曲线。从18Cr1Mo1VTiB 550℃/255MPa/2820h蠕变变形率拟合曲线中可求知,第二阶段从720h开始至2160h结束,其蠕变速度(%/h)为3.763 401 559 454 19E-04,测试误差范围为12.49%。蠕变及持久强度预测技术用VB语言编制了一套应用程序,可用等温线法(或称直线法)外推,采用一元线性回归或时间-温度参数法,运用L-M和K-D公式预测材料长寿命下的高温强度(包括常数C法和多元线性回归处理等方法),用统计均方差的值来检验与原始试验点的拟合效果,打印出各条拟合曲线的相关数学模型,绘制预测蠕变、持久强度外推曲线。

　　4　效果

　　(1)采用新型实时监控系统设备后,自开炉升温达到试验设定温度开始保温所需的时间,从原来的6～8h减少至2h左右。

　　(2)炉温波动和梯度可长期稳定在±1℃左右,达到国标GB/T2039-1997中的规定,且控温精度大有提高。

　　(3)故障报警和处理系统有效可靠,可对试验原始资料及运行过程中的全部情况进行查询和调用。

　　(4)试验数据的整理和外推,实现了自动化,彻底替代了烦琐复杂的人工计算,提高了计算精度,做到试验报告格式化。