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溫濕度試驗機加載系統故障分析
參考標準《GB/T 15970.7—2000 金屬和合金的腐蝕—應力腐蝕實驗第7部分：慢應變速率實驗》進行X80管線鋼試樣的SSRT測試，應變速率選為1×10-6 s-1。拉伸過程中發現，當拉伸載荷達到35 kN時出現明顯的波動，此時對應的變形量約為0.9 mm，隨后，變形量瞬時突增至14.2 mm，如圖3所示。進一步檢查溫濕度試驗機，發現2支位移傳感器已從托板位置滑落。由此推斷，在拉伸實驗過程中，加載系統的整體或局部相對溫濕度試驗機機架發生偏轉，致使載荷和位移波動，當偏轉的位移傳感器從托板上滑落時，監測的變形量瞬時增大至其測量限。
為了確定加載系統偏轉的原因，沿溫濕度試驗機中軸線方向對加載系統可能發生相對旋轉的各個部件之間進行標記，自上而下依次為“絲杠—上夾頭”“上夾頭—力傳感器”“力傳感器—下夾頭”“下夾頭—拉伸桿”“拉伸桿—釜蓋”。采用同種類型的試樣進行重復實驗，結果仍有上述拉伸系統偏轉問題的發生。圖4為實驗完成后溫濕度試驗機拉伸系統的標記情況，可以確認，拉伸桿至絲杠之間的連接并未發生相對轉動，而拉伸桿與釜蓋之間卻發生較大程度的偏轉，且2支位移傳感器已從托板位置滑落。進一步檢查拉伸桿頂端的防護罩和定位銷釘，確認防護罩和銷釘均沒有發生松動。
綜合考慮上述情況，拉伸桿和釜蓋之間發生了偏轉，而拉伸桿至絲杠之間的拉伸系統各部件之間并沒有發生相對轉動，且絲杠防護罩和銷釘定位良好。因此，有可能是絲杠與定位銷釘之間發生了偏轉。為了驗證上述推斷，取下防護罩，檢查絲杠與銷釘定位接頭之間的連接，發現二者之間已經脫焊，相互之間可以旋轉，如圖5所示。至此，便確定了實驗過程中加載系統發生偏轉的根源。
拉伸過程中絲杠承受拉伸力(F拉)作用的同時，也會沿絲杠齒面產生正向力(F正)和切向力(F切)，切向力的存在會導致絲杠出現旋轉傾向。由于定位接頭與絲杠之間采用正向螺紋連接，其旋松方向恰好為絲杠承受切向力的方向。因此，為了避免使用過程中定位接頭與絲杠之間出現松動，采取了焊接的方法。當定位接頭與絲杠之間的焊點沒有失效時，可通過銷釘限制絲杠的轉動。但是，當絲杠承受的拉伸載荷較大時，可導致切向力的增加，超過某一值后致使焊點開裂失效，且焊點失效后定位接頭與絲杠之間的螺紋連接不能限制二者之間的相對轉動，終導致絲杠及其下方的各個部件發生偏轉。加載系統的偏轉會影響力傳感器和位移傳感器的穩定性，因而出現了圖3所示的載荷和變形量波動。
按照制定的焊接方法和工藝，對絲杠和定位接頭之間進行了焊接修復，接頭未出現裂紋缺陷。將焊好的絲杠與定位接頭重新安裝到溫濕度試驗機上，采用SSRT實驗對溫濕度試驗機進行應力-應變曲線測試。實驗材料為X80管線鋼，應變速率選為1×10-6 s-1，圖7為10 MPa高壓環境下獲得的應力-應變曲線。測試過程中，溫濕度試驗機工作狀態良好，高壓釜的密封性也并未受加載系統二次裝配精度的影響，絲杠運行連續無卡磨現象，載荷、位移數據無波動，且未出現加載系統偏轉的問題。
SSRT實驗效率高，可以在短時間內得到延遲斷裂的結果，實驗包括應力腐蝕斷裂的全過程，相比恒載荷和恒位移方法更適合應力腐蝕實驗教學。由于應力腐蝕敏感性的評定指標均以試樣的拉伸載荷和變形信息為基礎，因而實驗對這兩個參數測量結果的準確性和穩定性提出了嚴格的要求。針對教學過程中遇到的加載系統偏轉問題，采用排除法確定故障的根源在于溫濕度試驗機頂端的絲杠與定位接頭之間發生脫焊。采用TIG焊方法對脫焊部位進行補焊，為減小接頭部位的殘余應力和變形，采用606鎳合金焊絲進行小電流施焊，并遵循分段、對稱的原則。后續測試確定溫濕度試驗機工作狀態良好，保證了教學實驗的順利進行。
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