[实用新型]抗高温水蒸气氧化性能模拟和加速测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种抗高温水蒸气氧化性能模拟和加速测试装置。

背景技术

水或者水蒸气广泛存在于工业环境中，如核反应堆、发电和航天领域、石油石化领域和固体燃料电池等。而湿空气对材料具有很大的腐蚀性，严重影响着合金材料的力学性能和寿命，诱发生产事故，危害人身安全，造成巨大的经济损失。如何使金属材料在含水蒸气的高温腐蚀环境下保持优异的性能是目前工业中面临的一个重要的问题。

在缓解全球能源紧张、减少环境污染的迫切要求下，发展清洁煤发电技术已经成为了世界各国的当务之急，作为清洁煤发电主要技术之一的超临界和超超临界发电技术就是利用进一步提升锅炉蒸汽压力和温度参数来达到提高机组效率和节能降耗的目的。鉴于我国的电力结构以燃煤火电机组为主，故大力发展和推广超临界和超超临界发电技术不但十分重要而且非常必要。总结近年来的运行经验可知，虽然过热器、再热器选用的钢已从G102 发展到T22、T91、P91 和奥氏体不锈钢TP304H、TP347H等，但由于恶劣服役环境造成管材内壁的严重的水蒸气氧化腐蚀而引发锅炉爆管失效以及过热器、再热器管壁剥离下来的坚硬氧化铁粒子造成汽轮机固体颗粒侵蚀(SPE)事故还是时有发生，严重影响了发电机组运行的安全性和经济性。

因此，很有必要深入研究这类材料的蒸汽氧化机理，以便从锅炉管选材、运行参数控制和材料表面防护等方面提出一些控制氧化皮生长速度和剥落总量的有效措施，为工业生产提供有效的技术依据。但是，如果将相关研究建立在工业生产上，所需实验周期过长，投入人力、物力大，维护成本也较高，特别是过长的实验周期限制了实验数据对新材料开发指导的时效性，不能满足研发需求，因此，寻求能反映金属材料抗高温水蒸气氧化性能的实验室快速评价方法十分必要。

实用新型内容

为了克服上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种抗高温水蒸气氧化性能模拟和加速测试装置，通过本装置可以在实验室中快速、方便的获取金属在高温、水蒸气环境下的氧化性能。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种抗高温水蒸气氧化性能模拟和加速测试装置，包括蒸气产生机构和高温反应炉，所述蒸气产生机构包括装有去离子水的密封容器和用于密封容器的加热装置，所述密封容器设有进气口、出气口和进水口，所述进气口通过进气管接有氩气瓶且所述进气管伸至液面以下，所述进水口接有自动补水机构，所述出气口通过管道与高温反应炉的入口连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接出气口和高温反应炉的管道上设有用于检测流过气体的流量计。

作为上述技术方案的进一步改进，所述密封容器内设置有温度监测机构，所述温度监测机构包括位于液面以上、用于监测出气口温度的第一温度计和位于液面以下、用于监测去离子水温度的第二温度计。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接出气口和高温反应炉的管道上设有用于检测流过气体的湿度计和温度计。

作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸气产生机构包括设置在密封容器内的超声波加湿装置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述加热装置包括包覆于密封容器外壁的加热护套。

作为上述技术方案的进一步改进，所述高温反应炉的出口接有真空泵。

本实用新型的有益效果是：密封容器中的去离子水变成水蒸气后与经过去离子水脱氧的氩气混合并通入高温反应炉中形成实验氛围，金属试样在高温反应炉中加热至合适的温度并持续设定的时间后即能开展其氧化性能模拟和加速的测试，由于本装置和方法中氩气脱氧、水蒸气的形成均在一个密封容器内实现，而金属试样的测试仅在高温反应炉中，因此采用了少量的实验室设备即能达到准确实验的目的，极大的提高了实验的便利性。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是T91钢在650℃~800℃温度下(Ar+10vol.%H₂O)气氛中氧化动力学曲线。

具体实施方式

如图1所示，一种抗高温水蒸气氧化性能模拟和加速测试装置，包括蒸气产生机构和高温反应炉1。蒸气产生机构包括装有去离子水的密封容器2和用于密封容器2的加热装置。加热装置为包覆于密封容器2外壁的加热护套10，一方面可以对密封容器2加热，另一方面也起了隔热的作用，防止对操作人员的误伤。