JPH0656755U - 金属の疲労試験用試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原油ならびに硫化水素ガス等の腐食性の環境
内で金属の疲労試験を行い、かつ周囲の環境を汚染しな
い。 【構成】 金属疲労試験片Ｔを中間にして他端がそれぞ
れ加振機15とフレーム11とに接続される２本のロッド1
2、12と、試験片を囲む筒状体21の両端をロッド12の中
間部に嵌装したゴム製の蓋22で密閉してなるカプセル２
と、このカプセル２内に液体および気体を供給する気体
用ノズル31、液体用ノズル32と、このカプセルからの排
気をガス処理設備６に導く排気管33とから構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、鋼材等の金属試験片を腐食性等の特殊な環境内で疲労試験する金属 の疲労試験用試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、鋼材等の金属試験片の疲労試験としては、室内における大気中の疲労試 験、あるいは水中、人工海水中の疲労試験等が行われている。 室内における大気中の疲労試験は、当然、開放された状態での試験であり、一 方水中、あるいは人工海水中の疲労試験は、試験片を水槽内に浸漬させた状態で 行い、水槽内に所定成分ならびに温度の水あるいは人工海水を連続的に供給させ るが、これらの水は系外に漏洩しない限り周囲の環境に影響はない。

【０００３】 ところが、石油掘削設備や原油タンカ等に使用する鋼材その他の金属材料は、 原油中に含まれる硫化水素ガス雰囲気にさらされ、これが原因となって金属が腐 食したり、水素脆化等の疲労破壊を起こすことが知られ、このような腐食性環境 を再現し、その環境下で疲労試験を行う必要が生じている。しかし、従来の開放 された状態での室内試験では毒性のある硫化水素ガスを連続的に試験片部分に供 給することはできないし、水槽を備えた試験装置においても硫化水素ガスを連続 的に試験片部分に供給すれば、供給されただけの気体が水槽から排出されるから 、これを回収し、処理することが必要である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、このような腐食性等の特殊な環境を実現し、かつ発生する排気を安 全に処理して周囲の環境に悪影響を及ぼさないようにした腐食性等の特殊環境に おける金属の疲労試験用試験装置を実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本考案は、金属疲労試験片を中間にして他端がそれぞれ加振機と固定端とに接 続される一直線上に配置された２本のロッドと、前記金属疲労試験片部分を囲む 筒状体の両端を前記２本のロッドの中間部に嵌挿した可撓性材の蓋で密閉してな るカプセルと、このカプセル内に液体および気体を供給する液体供給手段ならび に気体供給手段と、このカプセルからの排気をガス処理装置に導く排気手段とを 備えてなる金属の疲労試験用試験装置であり、望ましくは、カプセルをさらにカ バー体で包囲し、このカバー体の内部に清浄な空気を連続的に供給する給気手段 と、このカバー体内部からの排気をガス処理装置に導く排気手段とを備えてなる 金属の疲労試験用試験装置である。

【０００６】

【作 用】

本考案においては、試験片を、筒状体の両端を試験片を保持する２本のロッド の中間部に嵌挿した可撓性材の蓋で密閉してなるカプセル内に収納し、カプセル 内に腐食性の液体や気体を供給して試験片がこれらに浸漬されるようにした。 ２本のロッドは、金属疲労試験片を中間にして他端がそれぞれ加振機と固定端 とに接続される一直線上に配置されており、２本のロッドの距離は、一定周期に よって変化を繰り返すから、カプセルの蓋が通常の金属あるいは樹脂等の可撓性 材でない材料で作られていれば、ロッドが蓋を貫通する部分で摺動を繰り返すの でこの部分における気体のシールが困難であるが、本考案の試験装置においては 前記の構成としたことにより、ロッドが往復運動してもカプセルの蓋そのものが 撓むことにより追随するのでロッドと蓋との間に隙間を生じることがなく、内部 の気体は完全にシールされ、周囲に漏洩することがない。

【０００７】

【実施例】

本考案の実施例を図１ないし図４により説明する。 図４は本実施例において使用するＡＳＴＭ規格によるコンパクトタイプの疲労 引張り試験片Ｔの正面図である。この試験片は、板厚10〜12.5mmの厚鋼板を長方 形に切断し、中央上部に鋸による切り込みを入れてＵ字形状とし、Ｕ字の先端に 放電加工により長さ２mm、先端半径0.1mm の切り込みを入れたものであり、切り 込みの両側に荷重を負荷するプルロッドに結合させるためのピン孔を設けてある 。切り込みの真下の位置に歪みゲージＧを貼りつけて応力に対するひずみから亀 裂長さを計測することがある。

【０００８】 図１は本試験装置の全体構成図で、１は試験装置本体、２はその一部であるカ プセル、Ｔは試験片、４は制御装置、５はガス供給ユニット、６はガス処理装置 である。 中央の試験装置本体１内にプルロッド12を介してカプセル２が支持されている 。２本のプルロッド12、12は、カプセル２内の試験片Ｔを中間にして他端がそれ ぞれ加振機15と固定端である試験装置本体１のフレーム11とに接続される一直線 上に配置されている。加振機15はサーボ弁16により作動する油圧シリンダで、油 圧ポンプその他により構成される油圧ユニット17に接続しており、また、サーボ 弁16は制御装置４により制御される。

【０００９】 カプセル２内へは、ガスボンベ、切替え弁、圧力調整器、圧力計等を備えるガ ス供給ユニット５から、気体用ノズル31を経て硫化水素ガスが供給される。また 、液体用ノズル32により、カプセル内へ原油が注入され、試験片はこれらの気体 および液体に浸漬、暴露される。一方、カプセル２からは一次排気管33により内 部の気体が排気され、ガス処理装置６に導かれ、処理される。硫化水素ガスを多 量に含む排気の処理としては、水酸化ナトリウム（カセイソーダ）水溶液などが よい。

【００１０】 本実施例のカプセル２は、後に説明するように基本構造としては内部ガスの漏 洩はないが、前記した各種ノズルやこれに接続されたビニルホース等が出入して おり、これらの接続部等からのガスが漏洩することはないが、万一カプセル破損 等によって環境を汚染することがあってはならない。そこで、この実施例のカプ セル２はさらにカバー体で包囲されている。カバー体は試験装置本体１のフレー ム11の長方形金属枠の両面に透明樹脂性の側面カバー14、14を取り付けて構成さ れる。側面カバー14の取り付け面は全面にわたって不乾性シール剤を塗布する。 このカバー体の一部に、内部に圧力空気等の清浄な空気を吹き込む給気口34が設 けられており、カバー体内部からの排気も、二次排気口35により前記のガス処理 装置６に導かれる。

【００１１】 図２はカプセル２の部分断面図である。２本のプルロッド12、12は、カプセル ２内の試験片Ｔとピン13により結合されており、各プルロッド12の他端は、それ ぞれ加振機15と固定端である試験装置本体１のフレーム11とに自在継手等を経由 して一直線上に接続され、矢印の方向に繰り返し荷重が載荷される。 カプセル２は円筒状のケーシング21の両端面をゴム製円板状のエンドカバー22 で密閉した構造となっている。ケーシング21は内部が観察できるよう透明な樹脂 製で、上部には前記の気体用ノズル31、液体用ノズル32、一次排気管33のほか歪 みゲージＧからのリード線の取り出し口36も設けられ、底部には内部の液を排出 する際使用する排液口37が設けられている。

【００１２】 ケーシング21の両端面には、前記したようにゴム製円板状のエンドカバー22の 縁部をガスケット24を介してリングナット23で締め付けて固定する。このためケ ーシング21の両端部と、リングナット23の内面にはねじ加工が施されている。エ ンドカバー22の中央部は図２に示したように厚みを増してあり、プルロッド12の 段付き部に嵌合し、ナット27で締付けられている。ナット27締付けの際、エンド カバー22の表面との摩擦を避けるためワッシャ26を挿入し、かつナット27の締め 過ぎによってエンドカバー22の中央部が直径方向にふくれ出してガス漏洩を起こ さないように、ホースバンド25等により締め付けてある。

【００１３】 図３は、試験装置本体１を試験片と直角方向に切断した断面図で、カプセル２ 内の気体用ノズル31や液体用ノズル32の配置が示されており、また、試験装置本 体１のフレーム11と両面の透明樹脂性の側面カバー14、14によりカバー体が形成 され、カプセル２を包囲している状態が示されている。 以上、金属材料を原油と硫化水素ガスの雰囲気中で疲労試験する場合を例とし て説明したが、本考案の試験装置は、この例に限らずいかなる液体、あるいは気 体雰囲気中等の特殊環境下における疲労試験にも適用できることは、いうまでも ない。また、試験片の形状や取り付け方法が異なる場合でも、プルロッド12の端 部を変更することにより容易に対処できる。

【００１４】

【考案の効果】

本考案によれば、原油と硫化水素ガスが併存するような特殊環境をカプセル内 に実現して疲労試験を行うことができるとともに、有毒ガスを装置内に密閉し、 漏洩分は完全に捕捉してガス処理を行うので、周囲の環境を悪化させることがな い、などの優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の構成を示す構成図である。

【図２】本考案のカプセル部の部分断面図である。

【図３】本考案の試験装置本体部の部分断面図である。

【図４】本考案に使用する試験片の正面図である。

【符号の説明】

１ 試験装置本体 11 フレーム 12 プルロッド 13 ピン 14 側面カバー 15 加振機 16 サーボ弁 17 油圧ユニット ２ カプセル 21 ケーシング 22 エンドカバー 23 リングナット 24 ガスケット 25 ホースバンド 26 ワッシャ 27 ナット 31 気体用ノズル 32 液体用ノズル 33 一次排気管 34 給気口 35 二次排気口 36 リード線取り出し口 37 排液口 ４ 制御装置 ５ ガス供給ユニット ６ ガス処理装置 Ｔ 試験片 Ｇ 歪みゲージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 高梨 康介 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)考案者 白鳥 三男 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属疲労試験片（Ｔ）を中間にして他端
   がそれぞれ加振機（15）と固定端とに接続される一直線
   上に配置された２本のロッド（12）と、前記金属疲労試
   験片（Ｔ）部分を囲む筒状体（21）の両端を前記２本の
   ロッド（12）の中間部に嵌挿した可撓性材の蓋（22）で
   密閉してなるカプセル（２）と、このカプセル（２）内
   に液体および気体を供給する液体供給手段（32）ならび
   に気体供給手段（５、31）と、このカプセル（２）から
   の排気をガス処理装置（６）に導く排気手段（33）とを
   備えてなる金属の疲労試験用試験装置。
2. 【請求項２】 カプセル（２）をさらにカバー体（11、
   14）で包囲し、このカバー体の内部に清浄な空気を連続
   的に供給する給気手段（34）と、このカバー体内部から
   の排気をガス処理装置（６）に導く排気手段（35）とを
   備えてなる請求項１に記載の金属の疲労試験用試験装
   置。