申请/专利权人：中国石油天然气集团公司;中国石油集团海洋工程有限公司;中国石油集团工程技术研究院

申请日：2017-11-27

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN107843482B

主分类号：G01N3/02

分类号：G01N3/02;G01N3/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2018.04.20#实质审查的生效;2018.03.27#公开

摘要：本发明公开了一种中大尺寸试件用低温箱，包括保冷筒体、保冷层、保温箱、保冷筒盖组件、试件吊架组件、外框、排液管阀组件、筒体连接块；所述保冷筒盖组件套在所述保冷筒体的顶部，可绕所述保冷筒体转动；所述保冷筒盖组件上设计有温度传感器、搅拌杆、冷却介质管组件、顶盖手柄，可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌；试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件中心的所述试件吊架组件下部，插在所述保冷筒体的冷却介质中降温；所述保冷层包覆所述保冷筒体，两者一并嵌装在所述保温箱中；所述保温箱嵌装在所述外框中。

主权项：1.一种中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，包括：保冷筒体（1）、保冷层（2）、保温箱（3）、保冷筒盖组件（4）、试件吊架组件（5）、外框（6）、排液管阀组件（7）、筒体连接块（8）；所述保冷筒盖组件（4）套在所述保冷筒体（1）的顶部，可绕所述保冷筒体（1）转动；所述保冷筒盖组件（4）上设计有保冷筒顶盖（41）、温度传感器（42）、搅拌杆（43）、冷却介质管组件（44）和顶盖手柄（45），可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌；所述保冷筒顶盖（41）中心设置有中心通孔；所述试件吊架组件（5）插装于所述保冷筒顶盖（41）的中心通孔中，试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件（4）中心的所述试件吊架组件（5）下部，插在所述保冷筒体（1）的冷却介质中降温；所述保冷筒顶盖（41）的上表面设置有温度传感器螺纹通孔、冷却介质管组件安装通孔、顶盖手柄安装盲孔；所述温度传感器（42）为在不同高度设置有探头的多探头温度传感器，用于监测冷却液温度和高低液位温度差；所述冷却介质管组件（44）由上部的安装柄和下部的介质管连接而成，低导热材料制作的安装柄为阶梯轴状，安装柄上部设计为手柄，底部圆柱用于连接介质管，中部设计有对称贯通的轴向长槽，底端设计为斜切口，且管壁外表面刻蚀有液位标尺槽；所述温度传感器（42）、所述冷却介质管组件（44）和所述顶盖手柄（45）分别通过所述保冷筒顶盖（41）的所述温度传感器螺纹通孔、所述冷却介质管组件安装通孔、所述顶盖手柄安装盲孔垂直安装在所述保冷筒顶盖（41）上；所述保冷层（2）包覆所述保冷筒体（1），两者一并嵌装在所述保温箱（3）中；所述保温箱（3）嵌装在所述外框（6）中；其中，在低温箱中先配置达到试验要求的冷却液后，再进行试件的降温；若冷却液初始温度偏高，则取下所述冷却介质管组件（44），根据温度差在其介质管插装定量的干冰后，将其插回到所述保冷筒顶盖（41）上，然后推拉所述顶盖手柄（45）进行搅拌，从而降低冷却液温度；若冷却液初始温度偏低，则取下所述冷却介质管组件（44），通过所述保冷筒顶盖（41）上的所述冷却介质管组件安装通孔加入定量常温乙醇后搅拌，从而升高冷却液温度；在冷却介质配置完成后进行试件的降温，拔出原未安装所述试件的试件吊架组件（5），插入安装有所述试件的试件吊架组件（5）；所述试件插入所述冷却液中后，按照检查和调整液位-搅拌-检查和调整冷却液温度-静置冷却的顺序进行冷却降温，整个低温箱仅在拔出所述试件吊架组件（5）时出现孔洞，能大幅减少冷量损失。

全文数据：一种中大尺寸试件用低温箱技术领域[0001]本申请涉及一种钢材和焊接接头力学性能试验用装置，尤其涉及一种中大尺寸试件用低温箱，用于钢材和焊接接头低温力学性能检测和试验。背景技术[0002]落锤和CTOD等试验是通过测定钢结构母材、焊材和焊接接头的全尺寸或近全尺寸试件的无塑性转变温度和规定低温下的裂纹尖端张开位移，从而更准确评定其抗低温脆性断裂性能的常用方法。将试件降至规定低温是这些试验的重要步骤，由于采用全尺寸或近全尺寸试件其规格尺寸较大。[0003]试件的降温主要采用将试件浸没入装有一定体积和温度的冷却液的低温箱槽）中适当时间的方法。[0004]现有的低温箱__槽主要有两类，一类为简易矩形低温槽，其基本全顶开盖结构，一般^温大于-60°C时采用低导热性有机板材粘结或热熔焊制作，深冷温度-60〜-196。〇时采用内外低温钢板中间夹保温材料制作（加工制作程序繁琐，要求高，否则保冷效果不佳），使用时，将顶盖取下，将试件放入槽内，加入冷却介质，并调配冷却液温度，然后，扣上顶盖保温冷却，达到规定时间后，掀开顶盖，试验人员用手或工具深入冷却介质中将试件拿出进行相应试验，其具有造价较低的优点，但箱槽保温冷设计不完善，试验过程中操作者须在全敞开的较大的冷却液液面上方或之中操作，有冷量损失大，冷却介质使用量大和损耗高，操作规范性差，冻伤风险大的不足。另一类为专业低温槽设备，其为专业厂商生产，根据最低使用温度的不同分为压缩机制冷（-100°c和液氮制冷7限位浅孔中，并将试件101夹紧在夹头52中；提起该试件吊架组件5的提拉手柄54,使试件竖立移动至中大尺寸试件用低温箱100的原未安装试件的试件吊架组件5的上方，拔出原未安装试件的试件吊架组件5,插入安装有试件的试件吊架组件5;试件插入泠却液中后，按照检查和调整液位-搅拌-检查和调整冷却液温度-静置冷却的的顺序进行冷却降温，冷却液液位和温度的检查和调整以及搅拌操作方法与冷却液配置时相同。[0066]试件在操作指导书规定温度的泠却液中静置规定时间后，通过提拉手柄54提起试件吊架组件5和降温完成的试件101，直接移至落锤试验支架102处，并将试件101平放在落锤试验支架102的准确试验位置上后，用内六角扳手103将2个紧定螺钉53旋出试件101的2个限位浅孔，抽离试件吊架组件5,即可进行该试件的落锤试验。t〇〇67]当需进行_l〇TC的试验时，试验的整个操作过程与-60°C试验时基本相同，只是冷却液由均为液态的液氮和乙醇配置，液氮的加注方法与乙醇相同，冷却介质管组件44仅作液位标尺使用。[0068]经应用表明，本发明的中大尺寸试件用低温箱，结构简单坚固耐用，加工制作简便;可比现有简易矩形低温槽的冷损失量减少50%以上，保冷效果好;本发明只有较小的冷却液面，设置有固定的专用的试件安装装置和进出孔以及专门温度液位监控部件和搅拌装置，为近似全封闭设计，在结构设计上就限定了只能按要求操作，并提供有详细的配套操作使用规范，可便于低温箱的规范操作;操作的规范，以及操作过程中能最大限度的减少了操作者与冷却液和试件的接触，避免在低温冷却液中的操作，大幅提高了低温试验操作安全性;一种同容积专业低温槽设备的单套售价一般在6万元左右，而本发明单筒体低温箱造价可控制在3千元以内，成本较低且基本无需维护，冷却介质用量和损耗可比现有低温箱槽）减少3〇%以上，有很好的使用经济性;能满足〇〜—196C低温试验需求;达到了发明目的。[0069]通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：[0070]本发明公开了一种中大尺寸试件用低温箱，包括保冷筒体、保冷层、保温箱、保冷筒盖组件、试件吊架组件、外框、排液管阀组件、筒体连接块;所述保冷筒盖组件套在所述保冷筒体的顶部，可绕所述保冷筒体转动;所述保冷筒盖组件上设计有温度传感器、搅拌杆、冷却介质管组件、顶盖手柄，可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌;试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件中心的所述试件吊座组件下部，插在所述保冷筒体的冷却介质中降温；所述保冷层包覆所述保冷筒体，两者一并嵌装在所述保温箱中；所述保温箱嵌装在所述外框中。本发明结构简单坚固耐用，加工制作简便，保冷效果好，操作安全性高，便于规范操作，成本不高，可减少冷却介质用量和冷损失量，提高其使用经济性，能够很好的满足低温试验为不定期短时大量试验，试验温度〇〜-igfC，试验安全性和规范性要求较高，要求试验经济性好的试验室的要求。[0071]本发明的^验温度〇〜-196。：，试验对象大多为焊缝、母材和焊材等试件，试验安全性和规范性要求高，成本适中和使用经济性好的低温箱槽）。[0072]尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。[0073]显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

权利要求：1.一种中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，包括：保冷筒体（1、保冷层2、保温箱3、保冷筒盖组件4、试件吊架组件5、外框6、排液管阀组件⑺、筒体连接块8;所述保冷筒盖组件4套在所述保冷筒体（1的顶部，可绕所述保冷筒体（1转动;所述保冷筒盖组件4上设计有温度传感器42、搅拌杆43、冷却介质管组件44和顶盖手柄45，可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌;试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件4中心的所述试件吊座组件5下部，插在所述保冷筒体1的冷却介质中降温；所述保冷层⑵包覆所述保冷筒体1，两者一并嵌装在所述保温箱⑶中；所述保温箱⑶嵌装在所述外框⑹中。2.根据权利要求1所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述保冷筒体1为立式圆筒形结构；所述保冷筒体（1包括:低温钢管段11、筒体底板（12、挡环（13、筒体固定耳（14和官接头15;其中，所述筒体底板（12和所述挡环（13分别焊在所述低温钢管段11的底端和上部外壁，一对所述筒体固定耳（14关于低温钢管段（11轴线对称，且分别与所述低温钢管段11外壁和所述挡环13下表面焊接，两端为密封管螺纹的所述管接头（15置于所述低温钢管段11下部的管壁开孔中并与管壁双面焊接。3.根据权利要求1或2所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述保温箱3采用硬质泡沫保温材料，中心有与所述保冷筒体1和所述保冷筒盖组件4直径和高度匹配的阶梯盲孔。4.根据权利要求1-3任意权项所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述保冷筒盖组件⑷包括:保冷筒顶盖41、温度传感器42、搅拌杆43、冷却介质管组件44和顶盖手柄45。5.根据权利要求4所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述保冷筒顶盖41的圆形的上表面设置有同心凸台，下表面设置有同心凹台，采用低导热材料制作，所述保冷筒顶盖41中心设置有中心通孔，所述保冷筒顶盖41的上表面设置有温度传感器螺纹通孔、冷却介质管组件安装通孔、转动手柄安装盲孔；所述温度传感器42为在不同高度设置有探头的多探头温度传感器；所述搅拌杆43采用弧形低温钢板条内、外弧面焊接旋向相反的叶片制作，顶部焊有固定板；所述冷却介质管组件44由上部的安装柄和下部的介质管连接而成，低导热材料制作的安装柄为阶梯轴状，安装柄上部设计为手柄，底部圆柱用于连接介质管，介质管采用薄壁低温钢管制作，中部设计有对称贯通的轴向长槽，底端设计为斜切口，且管壁外表面刻蚀有液位标尺槽；所述温度传感器42、所述冷却介质管组件44和所述转动手柄45分别通过所述保冷筒顶盖41的所述温度传感器螺纹通孔、所述冷却介质管组件安装通孔、所述转动手柄安装盲孔垂直安装在所述冷筒顶盖41上，所述搅拌杆43相对于所述保冷筒顶盖41的轴向垂直、径向都有一定倾角，以螺钉固定在所述保冷筒顶盖41凹台内表面。6.根据权利要求5所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，试件吊架组件5包括：吊座51、夹头52、紧定螺钉53和提拉手柄54。7.根据权利要求6所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述吊座51采用低导热材料加工，为阶梯圆台状，底部圆柱中心设置有中心盲孔;所述夹头52采用低温钢焊接制作，下部为槽形底座，槽形底座两侧面中间位置偏下部位设计有贯通螺孔，槽形底座上表面中心焊有连接用圆管;所述夹头52上部的圆管插入所述吊座51底部的中心盲孔，以螺栓固定，所述紧定螺钉53拧在夹头52槽形底座侧面的贯通螺孔中，所述提拉手柄54以螺钉固定于所述吊座51顶面。8.根据权利要求1所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述外框6的顶部设计有2个可拆的固定杆。'9.根据权利要求1所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述筒体连接块8采用低导热材料制作。10.根据权利要求7所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述保冷筒体（1的所述挡环（13以下筒壁和底板以所述保冷层2包覆，并嵌装于所述保温箱⑶中心的阶梯盲孔中；所述保温箱⑶嵌装于所述外框⑹中；2个所述筒体连接块8分别与所述保冷筒体（1的2个所述筒体固定耳（14和所述外框03的2个的可拆固定杆以螺钉连接，使所述保冷筒体1固定于所述外框6中；所述保冷筒盖组件4的所述保冷筒顶盖41装配在所述保温箱3中心的阶梯盲孔上部，并套装于所述保冷筒体（1的所述挡环（13以上筒壁上，所述保冷筒顶盖的凹台内表面压在所述保冷筒体（1上沿，所述保冷筒盖组件4的所述温度传感器42、所述搅拌杆43、所述冷却介质管组件44插在所述保冷筒体（1内；所述试件吊架组件5插装于所述保冷筒顶盖41的中心通孔中，其所述吊座51顶部凸台下表面压于所述冷筒顶盖41的同心凸台上;推拉所述保冷筒盖组件⑷的所述顶盖手柄45可使所述保冷筒盖组件4及安装于其上的试件所述吊架组件5绕所述保冷筒体（1转动;所述排液管阀组件7与所述保冷筒体1的所述管接头15采用密封管螺纹连接。

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