镍钛合金管的压力测试

镍钛合金管的压力测试

2026-01-05 09:40:04

镍钛合金管的压力测试需结合其形状记忆效应、超弹性的特殊力学性能,严格遵循“准备测试判定收尾”的闭环流程,核心分为静水压强度测试、气压密封性测试、循环压力疲劳测试三类主流流程,以下是详细步骤:


 一、 通用测试前准备流程

该步骤适用于所有压力测试类型,是保证测试准确性的前提。

1.  试样筛选与预处理

     核对试样规格:确认管材的外径、壁厚、长度、热处理状态,记录奥氏体起始温度、奥氏体结束温度,明确测试温度需与实际使用温度匹配。

     表面清洁:用无水乙醇或丙酮清除管内外油污、氧化皮、毛刺,避免应力集中导致测试误差。

     缺陷预检:采用超声探伤(UT)或涡流探伤(ET)检查管材表面及内部,剔除存在裂纹、气孔的不合格试样。

2.  设备与夹具准备

     设备校准:对液压/气压试验机、压力传感器、温度控制系统进行校准,确保压力精度≤±1%,温度波动≤±2℃。

     夹具安装:选用硬度低于镍钛合金的密封夹具(如不锈钢软密封夹具),根据管材尺寸调整夹具口径,保证管口密封无间隙,防止高压下滑脱或泄漏。

     介质选择:静水压测试选用去离子水或乙二醇溶液(避免氯离子导致应力腐蚀);气压测试选用干燥氮气或氦气(氦气适用于高精度检漏)。


镍钛合金管


 二、 不同类型压力测试的具体流程

 1.  静水压强度测试(核心耐压测试)

适用于评估管材的极限承载能力和结构完整性,流程如下:

1.  密封与装夹:将管材两端接入夹具,拧紧密封螺栓,确保管材与液压系统连通,排尽管内空气(防止气蚀影响测试结果)。

2.  升温/降温(若需):启动温度控制系统,将管材温度调节至目标温度(如医用导管常为37℃,工业管路可至150℃),恒温10 min稳定状态。

3.  分级升压

     按 1~5 MPa/min 的速率升压至额定工作压力,保压30 min,观察压力是否稳定、管壁是否渗漏。

     若需测定爆破压力,在额定工作压力基础上,以0.5 MPa/min的速率逐级升压,每级保压5 min,直至管材破裂,记录破裂瞬间的压力值和破裂位置。

4.  泄压与检查:测试结束后缓慢泄压(泄压速率≤2 MPa/min),防止压力骤降导致管材回弹变形;拆卸试样后检查管壁是否有鼓包、裂纹、渗漏痕迹。



 2.  气压密封性测试(高精度检漏)

适用于对泄漏率要求严格的场景(如医用介入导管、航空管路),流程如下:

1.  密封与充气:密封管材两端,接入气压系统,充入干燥气体至试验压力(通常为额定工作压力的1.5倍),保压5 min稳定压力。

2.  泄漏检测

     常规检测:采用气泡法,将充压后的管材浸入皂液中,观察是否有气泡产生,记录气泡出现的位置和速率。

     高精度检测:使用氦质谱检漏仪,将管材放入真空舱,充入氦气后检测舱内氦气浓度,计算泄漏率(高精度场景需满足泄漏率≤$10^{12}$ Pa·m³/s)。

3.  判定与泄压:保压30 min内无气泡或泄漏率符合标准,判定为合格;缓慢泄压后拆卸试样。



 3.  循环压力疲劳测试(模拟工况耐久性测试)

适用于评估管材在反复压力载荷下的抗疲劳性能(如血管支架、液压循环管路),流程如下:

1.  参数设置:根据实际工况设置循环压力区间(如0~额定工作压力)、循环频率(0.1~1 Hz)、循环次数,温度控制在Af以上以保证超弹性。

2.  加载与监测:启动循环试验机,同步采集压力时间曲线、管壁应变数据;每10的5次循环暂停一次,检查管材是否泄漏、变形。

3.  终止与评估:达到预设循环次数后停机,或在管材出现裂纹、泄漏时终止测试;记录疲劳寿命(失效时的循环次数),分析裂纹萌生位置和扩展规律。


 三、 测试后收尾流程

1.  试样处理:测试后的试样分类存放(合格试样、破裂试样、泄漏试样),标注测试参数和结果。

2.  数据整理:汇总测试温度、升压速率、保压时间、试验压力、爆破压力、泄漏率、疲劳寿命等数据,形成测试报告。

3.  设备清洁:排空液压/气压系统内的介质,清洁夹具和管路,防止残留介质腐蚀设备。


 关键注意事项

1.  测试温度需严格控制,避免因温度低于Af导致镍钛合金失去超弹性,影响耐压性能。

2.  气压测试需在防护装置内进行,严禁超压测试,防止管材破裂伤人。

3.  含氯介质严禁用于镍钛合金压力测试,防止应力腐蚀开裂。