[發明專利]一種實現高溫蒸汽氧化和高溫蠕變交互作用的方法及系統

無效

• 申請號: 201310156098.5
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103234835A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 毛雪平;王曉;于洋;張乃強;倪永中;徐鴻
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N17/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于材料的高溫蒸汽氧化和蠕變實驗技術領域，具體涉及一種實現高溫蒸汽氧化和高溫蠕變交互作用的方法及系統。

背景技術

金屬材料長期在不變的溫度和不變的應力作用下，發生緩慢的塑性變形的現象，稱為蠕變。高溫高壓火電廠中產生蠕變的部件較多，如主蒸汽管道、鍋爐聯箱、汽水管通、高溫緊固件、汽輪機汽缸等。由于金屬蠕變的累積，使金屬部件發生過量的塑性變形而不能使用，或者蠕變進入到了加速發展階段，發生蠕變破裂，均會使部件失效損壞，甚至發生嚴重事故。所以，對于長期運行的高溫部件，要進行嚴格的蠕變監測。隨著電力工業的飛速發展，不銹鋼管在電站鍋爐過熱器和再熱器中大量使用，高溫蒸汽氧化問題日益突出，成為困擾電廠安全運行的另一大難題。在實際運行工況下，鍋爐管道材料在溫度高達600℃左右容易發生蠕變，管道內壁在高溫蒸汽環境中又會受到蒸汽氧化影響。目前該領域現有的研究方法只能考慮單一因素的影響，高溫蒸汽氧化或者蠕變，所以現有方法無法真實反映材料的高溫性能演化過程，從而無法正確評估其剩余壽命。查閱文獻發現，結合蠕變和高溫蒸汽氧化的研究鮮有報道。

發明內容

本發明提供了一種實現高溫蒸汽氧化和高溫蠕變交互作用的方法及系統，能夠同時實現高溫蠕變和高溫蒸汽氧化，綜合評估高溫蒸汽氧化和高溫蠕變共同作用對材料性能的影響。

本發明所述方法為：

在試樣的內部設有高溫蒸汽流通通道，在蠕變機的上、下拉桿內部開孔，并將試樣與蠕變機上、下拉桿相通連接，形成氣體通道，通過外部設備實現高溫蒸汽在通道內循環；在試樣的外部對其加熱并對試樣施加軸向載荷，實現高溫蠕變；高溫蒸汽在循環回路中實現循環，減少使用量。

本發明提供的實現高溫蒸汽氧化和高溫蠕變交互作用的系統，由高溫蠕變系統及高溫蒸汽循環系統組成；

所述高溫蠕變系統的結構為：蠕變機的加熱爐為中空的管式爐，試樣通過上拉桿和下拉桿安裝在加熱爐內；上拉桿和下拉桿為部分中空結構，且分別在上拉桿和下拉桿上設置高溫蒸汽入口及高溫蒸汽出口；試樣為中空結構，兩端分別與上拉桿和下拉桿密封連接并相通；試樣的外壁通過錐套與引伸板連接，并在引伸板的下端連接位移計；

所述高溫蒸汽循環系統的組成為：水箱的下部出口通過管道依次與水泵、蒸汽發生器、流量控制器及高溫蒸汽入口連接；高溫蒸汽出口通過管道與水箱的入口連接。

所述水箱、水泵、蒸汽發生器、流量控制器、下拉桿、試樣、上拉桿、水箱依次相連形成循環回路。

所述試樣的兩端與上拉桿和下拉桿之間分別放置墊片。

本發明的有益效果為：

本發明可用于高溫蠕變和高溫蒸汽氧化的共同作用下的材料演化研究，通過控制通入高溫蒸汽的流量，來實現高溫蒸汽環境，即同時研究高溫蒸汽氧化對蠕變性能的影響和蠕變行為對高溫蒸汽氧化性能的影響，從而準確揭示材料在服役階段的高溫力學性能演化規律，克服了針對高溫蠕變或高溫蒸汽氧化單一因素研究的不全面性，有效的反映材料的高溫性能，為設備安全可靠運行提供理論依據。

附圖說明

圖1為所述試驗系統的整體結構示意圖；

圖2為加熱爐部分局部結構示意圖；

圖3為試樣加持部位的局部結構示意圖；

圖4為試樣的結構示意圖；

圖中標號：

1-上拉桿；2-加熱爐；3-錐套；4-試樣；5-墊片；6-下拉桿；7-位移計；8-下球形連接座；9-手輪；10-平衡鉈；11-立柱；12-高溫蒸汽出口；13-上夾頭；14-下夾頭；15-引伸板；16-爐堵；17-高溫蒸汽入口；18-控制臺；19-流量控制器；20-蒸汽發生器；21-水泵；22-水箱。

具體實施方式

本發明提供了一種實現高溫蒸汽氧化和高溫蠕變交互作用的方法及系統，下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

本發明所述系統由高溫蠕變系統及高溫蒸汽循環系統組成，如圖1所示，其中高溫蠕變系統中加熱爐部分的具體結構如圖2所示。