一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置，该装置包括超临界二氧化碳试验回路、疲劳试验机、高压釜和控制系统，其中临界二氧化碳试验回路为试验提供所需的超临界二氧化碳环境，试样通过夹具安装于高压釜内的样品台上，并通过拉伸轴与疲劳试验机加载系统相连，疲劳试验机通过拉伸轴对试样进行疲劳加载，控制系统控制超临界二氧化碳试验回路、疲劳试验机和高压釜，从而实现材料在超临界二氧化碳环境中的腐蚀疲劳试验。与现有技术相比，本实用新型专利技术可实现室温～600℃，0～25MPa之间不同温度、压力超临界二氧化碳环境中的腐蚀疲劳试验，本实用新型专利技术还设置有超温、超压自动保护功能，断电保护功能，保证设备长期稳定可靠。保证设备长期稳定可靠。保证设备长期稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置


[0001]本技术属于金属材料试验研究领域，具体涉及到一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置。

技术介绍

[0002]腐蚀疲劳是材料在交变载荷和腐蚀性介质交互作用下形成裂纹及扩展的现象。腐蚀疲劳广泛存在于能源动力、石油化工等领域，其表现多为管道、焊接等部位的开裂。超临界二氧化碳(S
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CO2)布雷顿循环以处于超临界状态的二氧化碳为工质，采用布雷顿循环原理实现能量转换，因其自身的技术优势在新型燃机、第四代核电、火电以及太阳能发电机组中具有潜在的应用。当S
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CO2布雷顿循环应用到这些发电机组时，关键部件材料在S
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CO2中服役安全性能必定是关注的重点。已有研究表明，金属材料在干燥的、纯S
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CO2流体中腐蚀速率相对较低，而在CO2捕捉、存储和运输过程中不可避免的掺杂水蒸气、含硫气体和空气，这些杂质气体加速了合金的腐蚀，在外加应力的交互作用下，应力腐蚀和腐蚀疲劳必然成为关键部件材料潜在的失效形式。
[0003]目前在S
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CO2腐蚀试验装置领域，主要针对材料在S
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CO2中进行均匀腐蚀试验，例如，专利“一种超临界二氧化碳腐蚀实验装置”(专利公开号：CN106896054B)，公开了一种S
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CO2腐蚀的试验装置，该专利通过设置二氧化碳气源、增压泵、腐蚀反应釜以及冷却系统，实现了金属材料在S
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CO2中的均匀腐蚀试验。专利“一种高温高压超临界二氧化碳均匀腐蚀试验系统”(专利公开号：CN107449728B)公开了一种高温高压超临界二氧化碳均匀腐蚀试验系统，该系统包括依次连通的二氧化碳源、预热装置、反应装置、冷凝装置和排气装置。专利“一种超临界二氧化碳腐蚀试验装置”(专利公开号：CN207992012U)公开了一种可以再700℃、35MPa条件下工作的超临界二氧化碳腐蚀试验装置。以上专利主要针对材料在S
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CO2中进行均匀腐蚀试验，并未含有疲劳应力加载系统，无法进行材料在S
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CO2的腐蚀疲劳试验，目前国内还没有可以生产整套设备的厂家，国外仅有美国CORTEST、法国TOP INDUSTRIE等公司可以生产相关设备，但价格昂贵，系统复杂，限制了相关试验的广泛开展。为了研究合金材料在S
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CO2中的腐蚀疲劳行为，亟待开发相关试验设备。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了克服现有技术中的以上弊端，提供了一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置。
[0005]本技术采用如下技术方案来实现的：
[0006]一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置，该装置设有超临界二氧化碳试验回路、疲劳试验机、高压釜和控制系统；
[0007]超临界二氧化碳试验回路与高压釜进出口连接，为试验提供所需的超临界二氧化碳环境，试样通过夹具安装于高压釜内的样品台上，并通过拉伸轴与疲劳试验机加载系统相连，疲劳试验机通过拉伸轴对试样进行疲劳加载，控制系统控制超临界二氧化碳试验回
路、疲劳试验机和高压釜，从而实现材料在超临界二氧化碳环境中的腐蚀疲劳试验。
[0008]本技术进一步的改进在于，所述超临界二氧化碳试验回路包括用管路依次连接的气源、压力表A、过滤器A、截止阀A、增压泵、缓冲器、高压储罐、压力传感器、压力表B、安全阀、截止阀B、预热器、截止阀C、过滤器B、背压阀、单向阀A、在线气体监测仪和废气处理装置，连接在截止阀A和截止阀B之间的截止阀D，连接在截止阀C和在线气体监测仪之间的截止阀E和单向阀B，以及与气源出口连接的截止阀F和真空泵。
[0009]本技术进一步的改进在于，所述增压泵的高压气体出口到所述背压阀之间管路上设置加热保温带。
[0010]本技术进一步的改进在于，所述废气处理装置中装有用于中和尾气的碱性溶液KOH或NaOH。
[0011]本技术进一步的改进在于，所述超临界二氧化碳试验回路管路采用不锈钢耐压仪表管。
[0012]本技术进一步的改进在于，所述高压釜倒置于疲劳试验机的托台上，通过连接杆与疲劳试验上横梁连接，高压釜内设有样品台，试样两端通过夹具分别与样品台和拉伸轴连接，拉伸轴伸出高压釜后与疲劳试验机加载系统连接。
[0013]本技术进一步的改进在于，所述高压釜采用高温合金材料制成。
[0014]本技术进一步的改进在于，所述控制系统包括压力控制单元、温度控制单元、试验机控制单元和数据记录单元；其中所述压力控制单元通过线路同增压泵、压力传感器、高压釜的压力传感器连接，所述温度控制单元通过线路同预热器和高压釜的控温热电偶连接，试验机控制单元与疲劳试验机加载系统连接，数据记录单元与压力控制单元、温度控制单元、试验机控制单元和在线气体监测仪连接，用于记录温度、压力、气体成分和疲劳试验相关数据。
[0015]本技术进一步的改进在于，所述试验机控制单元与疲劳试验机加载系统连接，在试验机控制单元上设置有疲劳试验模式、载荷、位移、频率、波形和试验结束条件试验参数。
[0016]概括来说，本技术至少具有如下有益的技术效果：
[0017]1、本技术适用于高温高压超临界二氧化碳环境中进行材料的腐蚀疲劳试验，系统可实现长期稳定运行。
[0018]2、本技术设有在线气体监测仪，可实时监测系统内气体成分，并设有尾气回收装置，环保性好。
[0019]3、本技术设计巧妙，是在现有疲劳试验机上进行改造与研发，大大节约设备采购成本，且结果准确可靠。
[0020]4、本技术通过温度控制单元控制预热器、高温釜的温度，通过压力控制单元控制系统内压力，可以实现室温～600℃，0～25MPa之间不同温度、压力超临界二氧化碳环境中的试验。
[0021]5、本技术还设置有超温、超压自动保护功能，断电保护功能，保证设备长期稳定可靠。
附图说明
[0022]图1为本技术试验装置整体结构的示意图。
[0023]附图标记说明：
[0024]1为气源；2为压力表A；3为过滤器A；4为截止阀A；5为增压泵；6为缓冲器；7为高压储罐；8为压力传感器；9为压力表B；10为安全阀；11为截止阀B；12为预热器；13为截止阀C；14为过滤器B；15为背压阀；16为单向阀A；17为在线气体监测仪；18为废气处理装置；19为截止阀D；20为截止阀E；21为单向阀B；22为截止阀F；23为真空泵；24为高压釜；25为托台；26为连接杆；27为疲劳试验上横梁；28为样品台；29为试样；30为夹具；31为拉伸轴；32为疲劳试验加载系统；33为压力控制单元；34为温度控制单元；35为试验机控制单元；36为数据记录单元。
具体实施方式
[0025]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，该装置设有超临界二氧化碳试验回路、疲劳试验机、高压釜和控制系统；超临界二氧化碳试验回路与高压釜进出口连接，为试验提供所需的超临界二氧化碳环境，试样通过夹具安装于高压釜内的样品台上，并通过拉伸轴与疲劳试验机加载系统相连，疲劳试验机通过拉伸轴对试样进行疲劳加载，控制系统控制超临界二氧化碳试验回路、疲劳试验机和高压釜，从而实现材料在超临界二氧化碳环境中的腐蚀疲劳试验。2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述超临界二氧化碳试验回路包括用管路依次连接的气源(1)、压力表A(2)、过滤器A(3)、截止阀A(4)、增压泵(5)、缓冲器(6)、高压储罐(7)、压力传感器(8)、压力表B(9)、安全阀(10)、截止阀B(11)、预热器(12)、截止阀C(13)、过滤器B(14)、背压阀(15)、单向阀A(16)、在线气体监测仪(17)和废气处理装置(18)，连接在截止阀A(4)和截止阀B(11)之间的截止阀D(19)，连接在截止阀C(13)和在线气体监测仪(17)之间的截止阀E(20)和单向阀B(21)，以及与气源(1)出口连接的截止阀F(22)和真空泵(23)。3.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述增压泵(5)的高压气体出口到所述背压阀(15)之间管路上设置加热保温带。4.按照权利要求1所述的一种超临界二氧化碳腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述废气处理装置(18)中装有用于中和尾气的碱性溶液KOH或NaOH。5.根据权利要求2所述的一种超...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，唐丽英，李季，王博涵，刘雪峰，何晓东，侯淑芳，宁娜，周荣灿，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：