[发明专利]一种控制氧含量的高流速多状态水腐蚀实验装置

说明书

技术领域

本发明属于腐蚀实验装置技术领域，尤其涉及一种控制氧含量的高流速多状态水腐蚀实验装置。

背景技术

材料在高温高压水的环境中面临着严重的腐蚀问题，以核电和火电领域的高温高压水、超临界水和过热蒸汽(280℃～600℃，8～30 MPa)的腐蚀为代表。火电中的过热器、再热器、高温蒸汽管道、汽轮机转子、叶片、喷嘴等蒸汽流通部件受到高温高压蒸汽的腐蚀；核电中的压力构件如压力容器、蒸汽发生器、回路管线、热交换器等受到高温高压水的腐蚀；以及超临界火电和核电中的相关部件会受到严重的超临界水腐蚀。随着我国核电和火电工业的迅速发展，它们的安全性已成为国家和民众广泛关注的重要问题。因此，需要在实验室中模拟高温高压水环境来评定核电或火电关键材料的性能、预测关键部件寿命，并提出相应的改进措施。目前，实验室中的研究装置主要针对一种状态下的水腐蚀研究，例如《一种具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统》(CN102401780A)，《一种实验室使用的金属材料高温水蒸汽氧化实验装置》(CN204314199U)，《金属材料高温水蒸气氧化实验装置》(101623661A)，《一种高温高压水汽环境结构材料试验装置》(CN104458400A)，《一种动态高温高压氧化实验装置》 (CN103543096A)，《控制氧含量的动态高温高压蒸汽氧化实验装置及使用方法》(CN106708111A)，《一种超临界水蒸汽氧化试验装置》 (CN10251986A)等等，都是针对单一状态的液态水、水汽和超临界水的氧化腐蚀研究。另外，实验室的模拟实验很多是在静态高压釜中完成，一方面由于静态高压釜中的水化学参数不易控制，不能对温度和压力的影响进行独立控制，更进一步，目前像核电中流体流速可以到每秒几米，火电中的主蒸汽管道的蒸汽可以达到每秒几十米的速度，用静态高压釜显然缺少了流速这个重要的影响因素。而目前动态循环设备的液体流量相对较小(5～200mL/min)，且一般都是采用反应釜放置实验样品，由于反应釜的尺寸比较大，导致经过样品的流体速度变得非常小。例如国内现有的动态水蒸汽氧化测试装置如《一种动态高温高压氧化实验装置》(CN103543096A)，液体流量小于8mL/min，《一种超临界水蒸汽氧化试验装置》(CN10251986A)中的液体流量可以提高到170mL/min,也远远低于实际工况流速。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前的实验室模拟腐蚀装置存在流体速度小，不能模拟真实的工况环境流速。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种控制氧含量的高流速多状态水腐蚀实验装置。

本发明是这样实现的，一种控制氧含量的高流速多状态水腐蚀实验装置，所述控制氧含量的高流速多状态水腐蚀实验装置设置有：

给水系统、氧控系统、水化学测量系统、回路管道、加热保温系统、热交换系统、样品腔、背压阀、过滤器、控制柜；实验样品放置于样品腔中；

给水系统，用于提供电导率小于0.1μS/cm的超纯水，并可控制整个装置的水流量，进而控制流速；

氧控系统，用于控制超纯水中的溶解氧含量，最低降到10ppb 以下；

水化学测量系统，用于对超纯水的水化学参数进行监测；

加热保温系统，用于加热流体，使流体温度达到设定值；

热交换系统，用于交换流体热量，利用装置热端的水加热冷端的水，降低系统功率。

进一步，所述给水系统(为装置提供电导率小于0.1μS/cm的超纯水，并可控制整个装置的水流量，进而控制流速)包括：超纯水制备机(用来制备电导率小于0.1μS/cm)、储水箱(储存所制备的超纯水，为整个回路提供水源)、高压计量泵(可在一定压力下，使超纯水在整个回路中流动起来，并可控制水流量)

所述超纯水制备机通过管路与储水箱连接，所述超纯水制备机和储水箱连接的管路上安装第三手动调节阀；所述储水箱的上部有进气口和排气口，下有进水口和出水口，底部留有排空口；所述高压计量泵为整个回路供水。

进一步，所述氧控系统(可控制超纯水中的溶解氧含量，最低降到10ppb以下)包括：气瓶、气体质量流量控制器、多孔出气口、循环泵、真空泵、脱气膜；

所述脱气膜连接真空泵，循环泵和脱气膜通过水管与储水箱连接，气瓶与储水箱通过气管相连，中间设有气体质量流量控制器，气管进入储水箱底部连接有多孔出气口。

进一步，所述水化学测量系统(对超纯水的水化学参数进行监测) 包括电导率测试计、pH计、溶解氧测试计、循环泵；