粘贴式高温应变片电测技术及其在锆复合板设备应变测量中的应用

　　采用粘贴式电阻应变计进行高温应变测量,涉及诸如胶水的胶层效应、连接方式、零漂、热输出测定、训片等问题,为保证测量方法的准确、可靠,进行了一系列基础试验。本文以某锆复合板设备多测点高温应变测量实例,对主要相关试验进行介绍。

　　1　测试件基本情况及测量要求被测试件为一台锆复合板反应釜设备,设备主体材质为16MnR+Zr R60702锆复合板,结构复杂,最高测量温度220℃,要求测量出A、B类焊缝、接管衬里及其接头部位的应力分布状况,共需布置54个测点(含双向、三向应变计),以分析验证结构设计和有限元分析的合理性。

　　2　系统配置及相关基础试验

　　2·1　系统配置

　　测量使用的应变计选择日本测器产的300℃级ZF系列电阻应变计,基本参数见表1,技术性能符合GB/T13992《电阻应变计》的A级要求。粘结胶水采用配套的NP-50型。数据采集仪器为YJR-5型静态电阻应变仪。连接导线为氟塑料耐温导线,应变计引出线与连接氟塑料耐温导线采用高温焊锡焊接。

　　2·2　基础试验

　　为保证测量结果的准确、可靠,解决热输出等的修正问题,进行了一系列基础试验。基础试验情况见图1.

　　2·2·1　胶层效应试验

　　试验以比照方式进行,常温下对比该高温专用胶与无胶层效应的常温用胶水粘贴的应变计测量数据。用NP-50胶水先在等强度悬臂梁上粘贴高温电阻应变计,经加压常温固化和高温固化后,再在等强度悬臂梁上用502胶粘贴常温电阻应变计,加载测量应变进行比较,试验结果见表2。加载较大载荷时测得的应变数据与理论应变相比,常温应变计测量误差5%,高温应变计测量误差7%,二者差别不大,表明NP-50胶水以及与之对应的固化方法合理,根据NP-50胶水化学成分,高温下胶层效应影响低于常温下影响,所以高温下测量时胶层效应的影响可忽略不计。

　　2·2·2　连接方式试验

　　该试验主要是确定升降温循环过程中,整个系统连接电阻的变化,以确定是否进行电阻修正。试验时取等长(试验用长度)耐高温无焊点导线和带焊点导线分别进行比测试温度略高的温度循环,观察电阻的变化及导线、焊点有无损坏。试验测出导线在不同温度和经历一定保温时间后电阻见表3。

　　试验表明,无焊点导线和带焊点导线相同温度时电阻几乎相等,在升降温循环过程中电阻变化约0·3Ω,应变计电阻320Ω,根据应变计工作原理导线电阻变化引起的测量应变误差可忽略不计。此外还发现焊点存在高温氧化现象,说明测量时应对高温焊锡焊点采取措施,进行保护。