[發(fā)明專利]高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610812327.8
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN106323855B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常海龍;王志光;姚存峰;孫建榮;張宏鵬;李炳生;盛彥斌;魏孔芳;徐瑚珊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院近代物理研究所
• 主分類號(hào): G01N17/00
• 分類號(hào): G01N17/00;G05D11/13;G05D23/22
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 張真

本發(fā)明屬于核科學(xué)高溫鉛鉍熔體中控氧/腐蝕裝置領(lǐng)域，涉及一種高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置及方法。一種高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置，其特征在于包括有儲(chǔ)料罐，在儲(chǔ)料罐上設(shè)有真空系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氧濃度控制系統(tǒng)、樣品腐蝕實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及自動(dòng)化控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是真空系統(tǒng)可以獲得1×10^?2Pa的真空度，配合上蓋的進(jìn)氣管路，利用高純Ar氣進(jìn)行反復(fù)沖洗罐體，可以有效減輕鉛鉍在裝置運(yùn)行前期與停機(jī)階段的氧化。上蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了水冷套，下方設(shè)計(jì)多層隔熱板，結(jié)合冷卻系統(tǒng)，有效減輕了高溫鉛鉍對上蓋的熱傳導(dǎo)與熱輻射，保證了鉛鉍熔體在650℃高溫運(yùn)行時(shí)，上蓋部件正常工作在安全范圍內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核科學(xué)高溫鉛鉍熔體中控氧/腐蝕裝置領(lǐng)域，涉及一種高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置及方法。

背景技術(shù)

鉛鉍合金因具有優(yōu)良的物理化學(xué)綜合性能，是加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界系統(tǒng)(ADS)中散裂靶兼冷卻劑的首選材料。但其對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕，嚴(yán)重縮短了結(jié)構(gòu)材料的服役壽命。控制鉛鉍合金中氧濃度在一定的合理范圍，結(jié)構(gòu)材料表面會(huì)形成保護(hù)性氧化層，能有效減輕腐蝕；同時(shí)，可避免鉛鉍合金中析出過量氧化鉛而導(dǎo)致的流動(dòng)性降低甚至管道堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。ADS系統(tǒng)中使用的候選結(jié)構(gòu)材料，需要在不同溫度和氧濃度條件的鉛鉍熔體中進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)，正確評估其高溫環(huán)境中的耐腐蝕性能，為工程應(yīng)用提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)與準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。因此，鉛鉍合金中的氧濃度控制研究與材料腐蝕性能評價(jià)具有非常重要的意義。國際上現(xiàn)有的相關(guān)裝置主要為大型實(shí)驗(yàn)回路和靜態(tài)裝置兩類，大型實(shí)驗(yàn)回路雖能逼真的模擬工程環(huán)境，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)維要求苛刻、故障率相對較高。靜態(tài)裝置結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、操作便捷，在氧濃度控制和樣品腐蝕評價(jià)實(shí)驗(yàn)中具有潛在的優(yōu)勢，但大多數(shù)裝置條件簡陋、功能單一、自動(dòng)化程度低。本發(fā)明設(shè)計(jì)了高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、布局合理、系統(tǒng)完善、功能齊全、操作快捷、安全可靠，適用于氧探頭校準(zhǔn)、氧濃度控制以及材料腐蝕等系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置。用于高溫鉛鉍熔體中的氧濃度控制、氧探頭校準(zhǔn)與標(biāo)定以及特定氧濃度條件下材料腐蝕實(shí)驗(yàn)研究等。

本發(fā)明的又一目的在于一種高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置，其主要特點(diǎn)在于包括有儲(chǔ)料罐，在儲(chǔ)料罐上設(shè)有真空系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氧濃度控制系統(tǒng)、樣品腐蝕實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及自動(dòng)化控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

所述的高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置，所述的儲(chǔ)料罐為柱形真空密封容器，在罐體上設(shè)有上蓋，上蓋和罐體之間設(shè)有密封圈，在罐體的側(cè)部設(shè)有管式馬弗爐外加熱器，爐體外側(cè)包覆隔熱材料，在加熱器溫度持續(xù)在1200℃時(shí)外殼溫度在40℃以下；在罐體的底部設(shè)有耐高溫泄流閥。

所述的高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置，還包括有在上蓋上設(shè)有與氧濃度控制系統(tǒng)的出氣管路共用的進(jìn)氣管路，經(jīng)三通接頭連接至截止閥，通入罐體中高純Ar氣沖洗罐體或維持Ar氛圍以保護(hù)鉛鉍的污染與氧化；在上蓋上設(shè)有用于監(jiān)測鉛鉍上方的氣體壓力的氣體壓力表；在上蓋的下方設(shè)有多層隔熱板。

所述的高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置，所述的儲(chǔ)料罐還包括有在上蓋設(shè)有整體電動(dòng)升降裝置。

所述的高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置，所述的真空系統(tǒng)由真空級(jí)聯(lián)泵組通過真空抽氣通道、電阻規(guī)真空測量元件和粗抽角閥與儲(chǔ)料罐的上蓋聯(lián)接；儲(chǔ)料罐中的真空度最高可達(dá)到1.0×10^-2Pa。

所述的高溫鉛鉍熔體中自動(dòng)化控氧/腐蝕裝置，溫控系統(tǒng)由罐體中的鉛鉍主控溫度熱電偶、加熱電源、可控硅、智能溫控器以及計(jì)算機(jī)及控制軟件組成；鉛鉍主控溫度熱電偶為雙支鎧裝熱電偶；溫控系統(tǒng)將鉛鉍溫度控制在RT-650℃。