一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱制造技术

本实用新型专利技术属于金属结构材料服役行为研究领域，尤其涉及一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱，包括：高温加热炉、腐蚀环境釜、样品夹持机构和流动水蒸气模拟系统，高温加热炉配置再腐蚀环境釜的外侧，用于环境釜的加热，流动水蒸气模拟系统由水蒸气发生装置、水蒸气再热器和水蒸气加速单元构成，利用水蒸气发生装置和水蒸气再热器，生成预设温度和氢氧等气体含量的过热水蒸气，过热水蒸气进入环境釜后采用拉瓦尔喷管加速原理，在试验区形成高速流动水蒸气环境，实现金属结构材料该环境下的腐蚀或力学性能测试分析。该高温流动水蒸气腐蚀环境箱设计原理简单，方法简便易行，在金属材料腐蚀或力学性能测试等领域容易实现，可以实现工业化生产。

A high temperature flowing water vapor corrosion environment box

【技术实现步骤摘要】
一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱
本技术涉及一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱，属金属结构材料服役行为研究领域。
技术介绍
水电、核电、石油化工等领域汽水传输过程中，当蒸汽过热温度超过450℃时，蒸汽与其接触的碳钢等结构材料会发生反应，生成Fe的氧化物，使结构管壁减薄。汽水腐蚀是汽水传输系统中管道、阀门、压力容器等部件材料的主要腐蚀过程，属于均匀腐蚀，一般不很强烈。但是，当汽水腐蚀生成的氧化皮生长到一定厚度，在流动水蒸气的冲刷或冷热交替的情况下，外层会发生剥落，并堆积在管道、阀门或压力容器的弯曲部位，阻塞了蒸汽回路，极易发生因过热而引起的喷泄事故，造成严重的伤亡。多年以来，水蒸气流动加速腐蚀已经导致了多起电厂管道以及热力发电设备的失效，设计并研发高温流动水蒸气环境模拟系统，开展汽水传输系统用结构材料近服役条件下实验室加速试验，进行其高温流动水蒸气环境中的腐蚀、力学等性能测试分析，开展材料腐蚀行为、高温流动水蒸气加速腐蚀研究机理及其抑制方法研究，对于我国超（超）临界机组的发展具有重要的意义。
技术实现思路
本技术提出一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱，该环境箱在传统的电阻丝加热炉内配置高温流动水蒸气腐蚀环境釜，以及与之匹配的水蒸气发生装置、水蒸气再热器和水蒸气加速系统，利用水蒸气发生装置和水蒸气再热器，生成预设温度和氢氧等气体含量的过热水蒸气，过热水蒸气进入环境釜后采用拉瓦尔喷管加速原理，在试验区形成高速流动水蒸气环境，实现材料高温流动水蒸气环境下的腐蚀或力学性能测试分析。本技术的技术方案是：一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱，该高温流动水蒸气腐蚀环境箱包括：用于对腐蚀环境釜加热的高温加热炉，用于提供材料高温流动水蒸气腐蚀环境性能测试所需实验空间的腐蚀环境釜，用于固定测试样品的样品夹持机构和用于形成流动水蒸气环境的流动水蒸气模拟系统；其中，所述高温加热炉为筒式结构；所述腐蚀环境釜作为环境模拟实验单元；所述高温加热炉设置在所述腐蚀环境釜的外侧；所述腐蚀环境釜内安装所述样品夹持机构和流动水蒸气模拟系统中的水蒸气加速单元。进一步，所述样品夹持机构采用五段式挂钩设计，所述样品夹持机构包括上夹具、上夹具过渡段、下夹具过渡段、下夹具和波纹管；其中，所述上夹具穿过所述腐蚀环境釜上端盖法兰延伸到所述腐蚀环境釜外部，通过所述波纹管实现动态密封，所述上夹具过渡段以挂钩式连接在在所述上夹具的下端，所述下夹具穿过所述腐蚀环境釜下端盖法兰延伸到所述腐蚀环境釜外部，通过下端盖法兰实现静态密封，所述下夹具过渡段以挂钩式连接在所述下夹具的上端，所述测试样品以挂钩式连接在所述上夹具过渡段、下夹具过渡段之间。进一步，所述的高温流动水蒸气腐蚀环境箱，其特点在于：所述流动水蒸气模拟系统包括水蒸气发生单元和水蒸气加速单元；其中，所述水蒸气发生单元由水蒸气发生装置，水蒸气再加热器构成，水蒸气加速单元由拉瓦尔喷管、扩散器、真空机组构成；所述水蒸气发生装置通过管道与所述过热水蒸气接口连接，所述过热水蒸气接口另一端与所述水蒸气管道的一端连接，所述水蒸气管道一部分位于所述腐蚀环境釜外部，另一部分通过水蒸气管道下法兰接口进入腐蚀环境釜内部并与所述拉瓦尔喷管进气口连接；所述水蒸气再加热器套接在所述水蒸气管道腐蚀环境釜外部分的外侧壁上；所述扩散器出气口通过所述真空管道与所述真空机组连接，所述真空管道通过真空管道下法兰接口穿出腐蚀环境釜；所述拉瓦尔喷管出气口位于腐蚀釜中心轴线左侧5-50mm，所述扩散器进气口位于腐蚀釜中心轴线右侧5-50mm，所述拉瓦尔喷管与所述扩散器之间形成10-100mm的测试空间。进一步，所述水蒸气发生装置包括水箱、氧气氢气气源和水蒸气发生器构成，氧气氢气气源通过管道与水箱连接，管道上设计有减压阀、电磁阀和手动微调阀，上述阀门与水箱上内置的水溶氢和水溶氧检测仪配合，调节高温水蒸气中的氢、氧含量。水箱经过蠕动泵与水蒸气发生器入口连接，以流速为0-2000Am3/h向水蒸气发生器中输送一定氢氧含量≤10ppb的常温纯净水，常温纯净水经水蒸气发生器生产出过热水蒸气，过热水蒸气经水蒸气发生器出口以管道形式与过热水蒸气接口连接。进一步，所述流动水蒸气模拟系统所能提供的蒸汽范围（Ф5-100）mm×（10-100）mm圆柱形空间，蒸汽流速0-2马赫，蒸汽温度500-700℃，相应的所述拉瓦尔喷管56喷嘴直径设计范围为Ф5-100mm，所述拉瓦尔喷管56长度设计范围为10-500mm。进一步，所述高温加热炉采用三段式电阻丝加热方式，加热温度为100-750℃。本技术的有益效果是：由于采用上述技术方案是，本技术采用拉瓦尔喷管加速原理，通过高温加热炉、水蒸气发生装置、水蒸气再加热器的配合，以及拉瓦尔喷管和扩散器的设计，可在试验区形成预设温度、氢氧含量和流动速度的水蒸气腐蚀环境，实现火电、核电等领域高温结服役环境的模拟，完成上述结构材料高温流动水蒸气服役环境下的腐蚀行为研究和腐蚀、力学等性能测试分析。附图说明图1为本技术一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱的结构示意图。图2为本技术中的水蒸气发生器的结构示意图。图中：1.高温加热炉，2.腐蚀环境釜，31.上夹具，32.上夹具过渡段，33.下夹具过渡段，34.下夹具，35.上端盖法兰，36.波纹管，37.下端盖法兰，4.测试样品，51.水蒸气发生器，52.过热水蒸气接口，53.水蒸气再热器，54.第一下法兰接口，55.过热水蒸气管道，56.拉瓦尔喷管，57.扩散器，58.真空管道，59.第二下法兰接口，60.真空机组。具体实施方式下面结合具体实施对本技术的技术方案做经一步说明。如图1-2所示，本技术一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱，该高温流动水蒸气腐蚀环境箱包括：用于对腐蚀环境釜2加热的高温加热炉1，用于提供材料高温流动水蒸气腐蚀环境性能测试所需实验空间的腐蚀环境釜2，用于固定测试样品4的样品夹持机构和用于形成流动水蒸气环境的流动水蒸气模拟系统；其中，所述高温加热炉1为筒式结构；所述腐蚀环境釜2作为环境模拟实验单元；所述高温加热炉1设置在所述腐蚀环境釜2的外侧；所述腐蚀环境釜2内安装所述样品夹持机构和流动水蒸气模拟系统中的水蒸气加速单元。所述样品夹持机构采用五段式挂钩设计，所述样品夹持机构包括上夹具31、上夹具过渡段32、下夹具过渡段33、下夹具34和波纹管36；其中，所述上夹具31穿过所述腐蚀环境釜2上端盖法兰35延伸到所述腐蚀环境釜2外部，通过所述波纹管36实现动态密封，所述上夹具过渡段32以挂钩式连接在在所述上夹具31的下端，所述下夹具34穿过所述腐蚀环境釜2下端盖法兰37延伸到所述腐蚀环境釜2外部，通过下端盖法兰37实现静态密封，所述下夹具过渡段33以挂钩式连接在所述下夹具34的上端，所述测试样品4以挂钩式连接在在所述上夹具过渡段32、下夹具过渡段33之间。所述水蒸气发生单元由水蒸气发生装置51，水蒸气再加热器53构成，水蒸气加速单元由拉瓦尔喷管56、扩散器57、真空机组60构成；所述水蒸气发生装置51通过管道与所述过热水蒸气接口52连接，所述过热水蒸气接口52另一端与所述水蒸气管道55的一端连接，所述水蒸气管道55一部分位于所述腐蚀环境釜2外部，另一部分通过第一下法兰接口54进入腐蚀环境釜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱，其特点在于：该高温流动水蒸气腐蚀环境箱包括：用于对腐蚀环境釜（2）加热的高温加热炉（1），用于提供材料高温流动水蒸气腐蚀环境性能测试所需实验空间的腐蚀环境釜（2），用于固定测试样品（4）的样品夹持机构和用于形成流动水蒸气环境的流动水蒸气模拟系统；其中，所述高温加热炉（1）为筒式结构；所述腐蚀环境釜（2）作为环境模实验单元；所述高温加热炉（1）设置在所述腐蚀环境釜（2）的外侧；所述腐蚀环境釜（2）内安装所述样品夹持机构和流动水蒸气模拟系统中的水蒸气加速单元。

【技术特征摘要】
1.一种高温流动水蒸气腐蚀环境箱，其特点在于：该高温流动水蒸气腐蚀环境箱包括：用于对腐蚀环境釜（2）加热的高温加热炉（1），用于提供材料高温流动水蒸气腐蚀环境性能测试所需实验空间的腐蚀环境釜（2），用于固定测试样品（4）的样品夹持机构和用于形成流动水蒸气环境的流动水蒸气模拟系统；其中，所述高温加热炉（1）为筒式结构；所述腐蚀环境釜（2）作为环境模实验单元；所述高温加热炉（1）设置在所述腐蚀环境釜（2）的外侧；所述腐蚀环境釜（2）内安装所述样品夹持机构和流动水蒸气模拟系统中的水蒸气加速单元。2.根据权利要求1所述的高温流动水蒸气腐蚀环境箱，其特点在于：所述样品夹持机构采用五段式挂钩设计，所述样品夹持机构包括上夹具（31）、上夹具过渡段（32）、下夹具过渡段（33）、下夹具（34）和波纹管（36）；其中，所述上夹具（31）穿过所述腐蚀环境釜（2）上端盖法兰（35）延伸到所述腐蚀环境釜（2）外部，通过所述波纹管（36）实现动态密封，所述上夹具过渡段（32）以挂钩式连接在所述上夹具（31）的下端，所述下夹具（34）穿过所述腐蚀环境釜（2）下端盖法兰（37）延伸到所述腐蚀环境釜（2）外部，通过下端盖法兰（37）实现静态密封，所述下夹具过渡段（33）以挂钩式连接在所述下夹具（34）的上端，所述测试样品（4）以挂钩式连接在所述上夹具过渡段（32）、下夹具过渡段（33）之间。3.根据权利要求1所述的高温流动水蒸气腐蚀环境箱，其特点在于：所述流动水蒸气模拟系统包括水蒸气发生单元和水蒸气加速单元；其中，所述水蒸气发生单元由水蒸气发生装置（51），水蒸气再加热器（53）构成，水蒸气加速单元由拉瓦尔喷管（56）、扩散器（57）、真空机组（60）构成；所述水蒸气发生装置（51）通过管道与过热水蒸气接口（52）连接，所述过热水蒸气接口（52）另一端与水蒸气管道（55）的一端连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王美玲，金莹，赵飞，常海，史开元，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：新型
国别省市：北京,11