核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置，其包括：样品室，其包括石英管、上端盖和下端盖、蒸汽进气管、排气管；包壳，其设置在石英管内，且包壳的上下端部分别通过密封装置固定在上端盖和下端盖上；加热电极，其包括分别密封固定在上端盖和下端盖上且加热端部位于包壳内部的第一钨电极和第二钨电极；上、下绝缘环，其用于分别使第一钨电极、第二钨电极与包壳的内壁之间绝缘；测温装置。本实用新型专利技术能够很好地模拟LOCA工况下包壳的腐蚀行为，可用于对包壳材料成分及加工工艺进行筛选，生产不同批次管材高温氧化性能评价等，也可用于其他管材在高温水蒸气和其他气体、液体环境中腐蚀性能评价。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置，其包括：样品室，其包括石英管、上端盖和下端盖、蒸汽进气管、排气管；包壳，其设置在石英管内，且包壳的上下端部分别通过密封装置固定在上端盖和下端盖上；加热电极，其包括分别密封固定在上端盖和下端盖上且加热端部位于包壳内部的第一钨电极和第二钨电极；上、下绝缘环，其用于分别使第一钨电极、第二钨电极与包壳的内壁之间绝缘；测温装置。本技术能够很好地模拟LOCA工况下包壳的腐蚀行为，可用于对包壳材料成分及加工工艺进行筛选，生产不同批次管材高温氧化性能评价等，也可用于其他管材在高温水蒸气和其他气体、液体环境中腐蚀性能评价。【专利说明】核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置
本技术涉及一种核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验 >J-U ρ?α装直。
技术介绍
正常运行工况下，包壳处于高温高压水冷却环境，包壳内、外表面不会超过设计温度，可保证包壳金属层厚度足以支撑燃料元件。而在LOCA (反应堆失水事故)工况下，由于冷却剂的丧失，使包壳裸露在高温(可达1200°C )、高压水蒸气中，包壳会快速氧化，金属层减薄，当不足以密封燃料芯块时，包壳破裂，会导致放射性裂变产物向压力容器中释放。通过包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价，筛选高温腐蚀性能优异的包壳材料，对于提高核安全水平具有重要意义。 现有技术中，常采用静态高压釜来进行包壳材料腐蚀性能评价，存在以下不足:首先该腐蚀试验温度低，最高550°C，不能模拟LOCA工况下包壳的腐蚀行为；其次，由于样品用高温、高压水加热，材料受热均匀，不能模拟包壳在真实服役工况下径向的温度梯度，所以也不存在径向包壳材料合金元素的二次分配问题；再次，在高温(800°C以上)蒸汽中腐蚀，包壳氧化膜和金属层之间会生成脆性的固溶体(Zr-O)层，对包壳的塑性不利，而用静态高压釜腐蚀样品则无上述固溶体层，不能反映真实工况下包壳的力学性能。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置。 为解决上述技术问题，本技术采取如下技术方案: 一种核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置，其包括: 样品室，其提供高温蒸汽与包壳反应的空间，样品室包括石英管、分别密封设置在石英管上端部和下端部的上端盖和下端盖、连接在下端盖上且与石英管相连通的蒸汽进气管、连接在上端盖上且与石英管相连通的排气管； 包壳，其设置在石英管内，且包壳的上下端部分别通过密封装置固定在上端盖和下端盖上； 加热电极，其用于对包壳进行加热，加热电极包括分别密封固定在上端盖和下端盖上且加热端部位于包壳内部的第一鹤电极和第二鹤电极； 上、下绝缘环，其分别设置在第一钨电极、第二钨电极与包壳之间，用于分别使第一钨电极、第二钨电极与包壳的内壁之间绝缘； 测温装置，其包括用于测量包壳内壁温度的第一热电偶、用于测量包壳外壁及样品室内蒸汽温度的第二热电偶以及接收并存储第一热电偶和第二热电偶发送的测量结果的记录仪器。 优选地，样品室还包括设置在石英管外周的保温层。进一步优选地，样品室还包括设置在石英管与保温层之间的铜管。在石英管外周设的铜管可以模拟反应堆内周边燃料元件对所研究包壳的加热作用和对包壳腐蚀行为的影响。 优选地，所述的保温层的材料为石棉或氧化锆。 根据本技术的一个具体方面，在所述上绝缘环和下绝缘环上分别开设有固定孔，第一热电偶有二个，该二个第一热电偶分别通过所述固定孔固定在包壳的中部加热段。 根据又一具体方面，第二热电偶固定在包壳的外壁上。 进一步优选地，所述的测温装置还包括用于测量样品室内蒸汽温度、包壳外壁温度的红外高温计。如此，可将该红外高温计测得的包壳外壁温度与第二热电偶测得的温度进行相互校验。具体地，保温层上开设有用于安装红外高温计的安装孔。红外高温计安装在样品室的侧壁上。 优选地，所述的包壳内填充有改善热传导特性的导热性气体例如He。所述实验装置还优选包括用于实时测量包壳内填充气体的压力的测压装置，从而可以判断出包壳是否在实验过程中破裂。 优选地，上、下绝缘环为氧化锆陶瓷环。 由于以上技术方案的实施，本技术与现有技术相比具有如下优点: 本技术的装置设计巧妙，合理，其能够很好地模拟LOCA工况下包壳的腐蚀行为，可用于对包壳材料成分及加工工艺进行筛选，生产不同批次管材高温氧化性能评价等，也可用于其他管材在高温水蒸气和其他气体、液体环境中腐蚀性能评价。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和具体的实施例对本技术做进一步详细的说明。 图1为根据本技术的专用实验装置的分解示意图； 其中:10、石英管；11、上端盖；12、下端盖；13、蒸汽进气管；14、排气管；15、保温层；16、铜管；2、包壳；30、第一钨电极；31、第二钨电极；4、上绝缘环；5、下绝缘环；6、第一热电偶；7、红外高温计。 【具体实施方式】 如图1所示，本例提供一种核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置，其主要包括样品室，包壳2，加热电极，上、下绝缘环4，5，测温装置等。下面对各个部分进行详细说明。 样品室用于高温蒸汽与包壳反应的空间。本例中，样品室包括石英管10、分别密封设置在石英管10上端部和下端部的上端盖11和下端盖12、连接在下端盖12上且与石英管10相连通的蒸汽进气管13、连接在上端盖11上且与石英管10相连通的排气管14、位于石英管10外周材料为石棉或氧化锆的保温层15、设置在石英管10与保温层15之间的一层铜管16。在石英管10外周设的铜管16可以模拟反应堆内周边燃料元件对所研究包壳的加热作用和对包壳腐蚀行为的影响。 包壳2设置在石英管10内，且包壳2的上下端部分别通过密封装置固定在上端盖11和下端盖12上。 加热电极用于对包壳2进行加热。加热电极2包括分别密封固定在上端盖11和下端盖12上且加热端部位于包壳2内部的第一钨电极30和第二钨电极31。上、下绝缘环4，5为氧化锆陶瓷环，它们分别设置在第一钨电极30、第二钨电极31与包壳2之间，用于分别使第一钨电极30、第二钨电极31与包壳2的内壁之间绝缘。 测温装置包括用于测量包壳2内壁温度的第一热电偶6、用于测量包壳2外壁及样品室内蒸汽温度的第二热电偶(图中未显示)、接收并存储第一热电偶6和第二热电偶发送的测量结果的记录仪器(图中未显示)以及用于测量样品室内蒸汽温度和包壳2外壁温度的红外高温计7。其中，第一热电偶6有二个，这二个第一热电偶6分别通过开设在上、下绝缘环4，5上的固定孔固定在包壳2的中部加热段。第二热电偶则直接固定在包壳2的外壁上。红外高温计7则通过开设在保温层15上的安装孔安装在样品室的侧壁上。 本例中，在包壳2内填充有改善热传导特性的导热性气体例如He。实验装置还进一步包括用于实时测量包壳2内填充气体的压力的测压装置(图中未显示)，从而可以判断出包壳是否在实验过程中破裂。 本实施例的专用实验装置进行包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价时使用如下: 高温蒸汽(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置，其特征在于：包括：样品室，其提供高温蒸汽与包壳（2）反应的空间，所述样品室包括石英管（10）、分别密封设置在所述石英管（10）上端部和下端部的上端盖（11）和下端盖（12）、连接在所述下端盖（12）上且与所述石英管（10）相连通的蒸汽进气管（13）、连接在所述上端盖（11）上且与所述石英管（10）相连通的排气管（14）；包壳（2），其设置在所述石英管（10）内，且所述包壳（2）的上下端部分别通过密封装置固定在所述上端盖（11）和下端盖（12）上；加热电极，其用于对包壳（2）进行加热，所述加热电极包括分别密封固定在所述上端盖（11）和所述下端盖（12）上且加热端部位于所述包壳（2）内部的第一钨电极（30）和第二钨电极（31）；上、下绝缘环（4,5），其分别设置在所述第一钨电极（30）、所述第二钨电极（31）与所述包壳（2）之间，用于分别使所述第一钨电极（30）、第二钨电极（31）与所述包壳（2）的内壁之间绝缘；测温装置，其包括用于测量所述包壳（2）内壁温度的第一热电偶（6）、用于测量所述包壳（2）外壁及所述样品室内蒸汽温度的第二热电偶以及接收并存储所述第一热电偶（6）和第二热电偶发送的测量结果的记录仪器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣山，翁立奎，耿建桥，张晏玮，柏广海，刘二伟，杜晨曦，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32