一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法，涉及实验器材技术领域。该金属材料高温氧化模拟实验装置能提高金属材料高温氧化模拟实验结果的全面性与可靠性，对实际工作指导意义较大。其主要包括相互连通的实验单元与进气单元。实验单元包括反应部，金属材料放在反应部内，反应部提供氧化空间。进气单元通过喷嘴与反应部连通，进气单元向反应部提供水蒸汽。喷嘴分别与反应部、进气单元可拆卸连接，用户可以方便地对喷嘴进行更换。喷嘴设有出气口。一种实验方法，其主要利用上述的金属材料高温氧化模拟实验装置进行实验。该实验方法能够更全面地模拟出金属材料在高温水蒸汽环境下的氧化过程，实验结果的全面性与可靠性较高。

An experimental device and method for simulating high temperature oxidation of metallic materials

【技术实现步骤摘要】
一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法
本专利技术涉及实验器材领域，具体而言，涉及一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法。
技术介绍
长期处于高温水蒸汽环境中工作的金属材料，会受到氧化腐蚀，产生损伤，对整体装置的正常运行造成较大影响。例如，锅炉在运行中，经常会出现受热面管道爆漏事故，安全隐患较大，经济损失较高。又例如，核反应堆运行时，燃料棒表面在反应堆失水事故工况下会生成一层氧化膜，严重地影响包壳管的导热性能，随着氧化膜厚度的增加，燃料棒的温度不断上升，加快燃料棒的腐蚀速度，还可能产生核燃料泄漏甚至包壳坍塌等严重事故。因此我们需要对金属材料在高温水蒸汽环境下的变化进行研究，需要在实验室中对氧化过程进行模拟实验。而目前金属在水蒸汽中的氧化模拟结果对于实际生产工作中的指导价值仍然有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其能够提高金属材料高温氧化模拟实验结果的全面性与可靠性，对实际生产工作中的指导意义较大。本专利技术的另一目的在于提供一种实验方法，其能够更全面地模拟出金属材料在高温水蒸汽环境下的氧化过程，实验结果的全面性与可靠性较高。本专利技术的实施例是这样实现的：一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其主要包括相互连通的实验单元与进气单元。实验单元主要包括反应部，待氧化物放置在反应部内，反应部为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化反应空间。进气单元通过喷嘴与反应部连通，进气单元向反应部供气，为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化所需的水蒸汽。喷嘴分别与反应部、进气单元可拆卸连接，因此用户可以方便地对喷嘴进行更换。喷嘴设有出气口。在本专利技术的一些实施例中，金属材料高温氧化模拟实验装置配置有多个喷嘴，在实验时，用户每次可以只使用一个喷嘴。每个喷嘴均具有不同的预设形状，进气单元通过其中一个喷嘴与反应部连通。用户可以通过更换不同的喷嘴使进气单元与反应部连通。由于不同的喷嘴具有不同的预设形状，因此不同的喷嘴所喷出的水蒸汽的流场不同。用户通过更换喷嘴的方式改变水蒸汽进入反应部的流场，从而使得用户可以研究不同流场的水蒸汽对待氧化物的氧化所造成的影响，进而使得金属材料高温氧化模拟实验的全面性与可靠性更高，对实际生产工作中的指导意义较大。在本专利技术的一些实施例中，出气口的形状选自扁平状、蜂窝状、圆筒状与螺旋状中的一种。上述几种类型的喷嘴在日常生活中比较常见，获取难度较低，且价格较低，在金属材料高温氧化模拟实验中的适用性较高。在本专利技术的一些实施例中，进气单元包括相互连通的给水部与蒸汽发生器，给水部为蒸汽发生器提供水，蒸汽发生部将水转换为水蒸汽。蒸汽发生器通过管道与反应部连通，通过管道将水蒸汽输送至反应部。给水部被配置为向蒸汽发生器供给去离子水，从而较好地避免水中溶解的氧气或其他离子对待氧化物的高温氧化模拟实验的进行造成影响，干扰到后期实验结果的准确性。在本专利技术的一些实施例中，给水部通过一个柱塞泵或多个并联的柱塞泵与蒸汽发生器相连通。柱塞泵能够对给水部的给水速率进行调节控制。使用多个并联的柱塞泵连通给水部与蒸汽发生器时，多个柱塞泵共同控制给水速率，使得给水速率的控制更加精确。在本专利技术的一些实施例中，管道外侧设置有保温件。保温件能够较好地避免水蒸汽在管道内冷凝，使水蒸汽能够通过管道进入反应部。在本专利技术的一些实施例中，进气单元还包括进气部，进气部通过管道与反应部连通，进气部可选地向反应部提供保护气体。在待氧化物经过高温水蒸气氧化之后，在冷却阶段，进气部能够提供保护气体，利用保护气体将待氧化物与外界隔离，避免外界空气中的气体在待氧化物冷却过程中与待氧化物发生反应，影响金属材料高温氧化模拟实验的精度，使实验结果出现较大误差。在本专利技术的一些实施例中，反应部包括排气件，反应部内的气体可以从排气件排出。排气件设置有稳压阀，稳压阀能够调节反应部内部的压力，因此用户可以通过调节稳压阀进而研究压力对高温水蒸气氧化实验的影响。在本专利技术的一些实施例中，金属材料高温氧化模拟实验装置还包括控制单元，控制单元起到调节控制作用。反应部、保温件、蒸汽发生器中的一个或多个与控制单元信号连接，反应部、保温件与蒸汽发生器均配置有测温件，测温件能够检测出保温件、蒸汽发生器及反应部内部的温度。控制单元被配置为根据对应的测温件的检测结果控制对应的反应部、保温件和/或蒸汽发生器的工作状态，从而调节控制反应部、保温件和/或蒸汽发生器的温度，方便金属材料高温氧化模拟实验的开展。一种实验方法，其主要利用上述的金属材料高温氧化模拟实验装置进行实验。该实验方法主要包括：将盛装有待测材料的反应部加热至150-200℃。一方面反应部升温能够排出反应部内部的空气，降低空气对金属材料高温氧化模拟实验的影响。另一方面，升温后的反应部能够避免后续注入的水蒸汽出现冷凝现象，方便后续实现步骤的展开。将温度为100-110℃的水蒸汽由喷嘴导入至反应部。水蒸汽的温度能够避免水蒸汽在传输过程中由于温度较低出现冷凝现象，保证了水蒸汽输送的量，方便后续实验的展开。待水蒸汽进入反应部后，将反应部内温度升至指定温度，开始进行模拟氧化步骤。待反应部在指定温度的条件下保持预设时间后，氧化步骤完成。断开水蒸汽的供应，使待氧化物进入冷却步骤。并开启进气部，使进气部由喷嘴向反应部提供保护气体。保护气体不与待氧化物反应。保护气体能够驱除反应部内的水蒸汽与空气，避免水蒸汽与空气在冷却步骤中仍与待氧化物反应，干扰到实验效果，影响实验的可靠性。本专利技术实施例至少具有如下优点或有益效果：本专利技术提供一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其能够提高金属材料高温氧化模拟实验结果的全面性与可靠性，对实际生产工作中的指导意义较大。该金属材料高温氧化模拟实验装置主要包括相互连通的实验单元与进气单元。实验单元包括反应部，待氧化物放置在反应部内，反应部为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化反应空间。进气单元通过喷嘴与反应部连通，进气单元向反应部供气，为金属材料高温氧化模拟实验提供氧化所需的水蒸汽。喷嘴分别与反应部、进气单元可拆卸连接，因此用户可以方便地对喷嘴进行更换。喷嘴设有出气口。本专利技术提供一种实验方法，其主要利用上述的金属材料高温氧化模拟实验装置进行实验。该实验方法能够更全面地模拟出金属材料在高温水蒸汽环境下的氧化过程，实验结果的全面性与可靠性较高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的金属材料高温氧化模拟实验装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的多个喷嘴的结构示意图。图标：100-金属材料高温氧化模拟实验装置；110-实验单元；112-反应部；114-排气件；115-稳压阀；116-小车；130-进气单元；132-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，包括相互连通的实验单元与进气单元，所述实验单元包括反应部，所述进气单元通过喷嘴与所述反应部连通，所述喷嘴分别与所述反应部、所述进气单元可拆卸连接，所述喷嘴设有出气口。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，包括相互连通的实验单元与进气单元，所述实验单元包括反应部，所述进气单元通过喷嘴与所述反应部连通，所述喷嘴分别与所述反应部、所述进气单元可拆卸连接，所述喷嘴设有出气口。


2.根据权利要求1所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述金属材料高温氧化模拟实验装置配置有多个所述喷嘴，每个所述喷嘴均具有不同的预设形状，所述进气单元通过其中一个所述喷嘴与所述反应部连通。


3.根据权利要求1所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述出气口的形状选自扁平状、蜂窝状、圆筒状与螺旋状中的一种。


4.根据权利要求1所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述进气单元包括相互连通的给水部与蒸汽发生器，所述蒸汽发生器通过管道与所述反应部连通，所述给水部被配置为向所述蒸汽发生器供给去离子水。


5.根据权利要求4所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述给水部通过一个柱塞泵或多个并联的柱塞泵与所述蒸汽发生器相连通。


6.根据权利要求4所述的金属材料高温氧化模拟实验装置，其特征在于，所述管道外侧设置有保温件。


7.根据权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德奇，邓坚，董克坚，刘汉周，吴丹，陈明镜，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50