[發明專利]高溫高壓部件損傷與失效過程實驗裝置

有效

• 申請號: 201310058034.1
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN103217340A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 王偉;汪淑奇;鐘萬里;陳冬林;鄧平
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;長沙理工大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種高溫高壓部件損傷與失效過程實驗裝置，尤其是涉及熱電廠鍋爐、核電廠承壓受熱管道、化工反應器等高溫高壓部件與焊接接頭壽命的實驗裝置。?

背景技術

在現代大容量電站鍋爐高溫過熱器和再熱器的設計中，為了充分利用金屬材料提高循環效率，已使爐內受熱面的設計壁溫非常接近其金屬的許用溫度限值，受熱面又處于很高的煙溫區，因此碳化物球化，內壁氧化皮剝落減薄，持久強度下降，蠕變速度加快，缺陷擴展較正常情況下速度快很多，常導致提前失效爆管。因此研究各種運行條件下高溫承壓設備的壽命對于壽命管理和狀態檢修具的重要的意義。?

現有的高溫高壓部件損傷與失效過程實驗裝置將試件做成各種標準的薄片形狀，放在疲勞、蠕變試驗機上，通過加熱裝置維持一定的溫度，經機械加載裝置施加一定的拉壓應力，測試試件的破壞情況，推算出一些材料有關的強度參數等。這種實驗裝置雖然比較簡單，但是由于試件形狀和所處環境條件、缺陷的形式都與實際運行中相差甚大，所以無法直接對各種實際運行條件下缺陷的擴展過程進行研究。而現場試驗研究則受很大的限制，時間漫長，且最危險的受熱面在爐內深處，難以直接測試。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種高溫高壓部件損傷與失效過程實驗裝置，其能真正模擬高溫高壓部件在鍋爐運行實際中的各種工況、并能對試件進行全過程監測。?

解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：?

一種高溫高壓部件損傷與失效過程實驗裝置，其特征在于：包括以管道依次連接的注水裝置3、蒸汽發生裝置1和試件加熱與測試裝置2，以及控制各裝置壓力與溫度的壓力與溫度調節器4；?

所述的試件加熱與測試裝置2包括：從外向里依次是保溫材料層202、鋼板材料層203和耐火材料層204的有蓋密閉箱體，箱體上方設有加載裝置209，其經穿過箱體頂部開孔伸進箱體內的彈簧208連接試件210，箱體內設有電阻加熱絲206用以從外部加熱試件，箱體底部開有孔并穿有砝碼鉤213，砝碼鉤下吊有砝碼214位于箱體下方。?

所述的蒸汽發生裝置1輸送高壓蒸汽至加熱與測試裝置2的管道的端口設有法蘭205，連接管狀試件，所述的箱體內還設有柱狀鎧裝電加熱裝置211用以加熱管狀試件內部。?

所述的箱體支撐在角鋼支架201上。?

所述的壓力與溫度調節器4包括：中央控制器及與其有控制線連接、設在各裝置上的溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器、動力執行機構、泄漏傳感器、控制器、報警裝置、電控閥、電阻加熱絲和鎧裝電加熱裝置。?

作為本發明的進一步改進：?

所述的蒸汽發生裝置1包括：底部設有進水管101、頂部設有出氣管107的密閉容器，容器從里向外為承壓金屬殼體106層和保溫與保護層105，容器內的下部安裝有盛液筒121、頂部設有上擋水板115，容器內還設有電接點水位計104和鎧裝電加熱裝置116，盛液筒121內設有下擋水板119，上、下擋水板上都開有過氣孔；?

所述的蒸汽發生裝置進水管101外套有套管102、出氣管107上設有電動排放閥108、安全閥110、第一調節閥112和第二調節閥113，（第二調節閥113給試件進汽充壓，第一調節閥112給試件放汽減壓，兩者配合調節試件內的壓力）各閥及鎧裝電加熱裝置都與壓力與溫度調節器有控制線連接；?

所述的鎧裝電加熱裝置116穿進密閉容器時通過法蘭122連接；?

所述的蒸汽發生裝置為上下剖分式密閉容器，用法蘭盤120連接件117、118連接，剖分面上設有耐高溫高壓金屬墊片103；密閉容器支承在容器支架124上。?

所述的注水裝置3包括：一頂部有蓋307箱內有水位計306的水箱305，水箱305設有排水管302和出水管308，排水管上設有放水閥303，出水管上設有由電動機312帶動的水泵309，水泵輸出管也即蒸汽發生裝置進水管上設有逆止閥311。?

本實驗裝置可以由蒸發器控制蒸發量和排汽調節閥開閉共同進行試件內壓力調節，排汽量可以很小或沒有排汽，需要的補水量少，減小試驗能耗及工質消耗；還可以由外部加熱裝置和內部加熱裝置共同維持一定的溫度，調節手段多，可以盡量模擬實際溫度條件及內外有溫差等情況；還可以在內部壓力加載的同時進行機械加載，模擬缺陷部位實際應力狀態等。?

與現有技術相比，本發明的優點在于：?

1、結構簡單、安全可靠、自動化程度高、成本較低廉、試驗時蒸汽排放量小、補水量少、試驗能耗低；?