[發明專利]熔鹽溫差腐蝕試驗裝置

有效

• 申請號: 201710364362.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN108956443B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 孫華;傅杰;蘇興治;張鵬;王建強
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;楊東明

本發明提供一種熔鹽溫差腐蝕試驗裝置，其包括有加熱爐、試驗管路、送氣管路，試驗管路包括第一恒溫段、第一恒溫段延伸管路、溫度補償段、第二恒溫段和第二恒溫段延伸管路，第一恒溫段、溫度補償段和第二恒溫段依次串聯設置在加熱爐中，第一恒溫段延伸管路自第一恒溫段延伸出加熱爐，第二恒溫段延伸管路自第二恒溫段延伸出加熱爐；送氣管路分別與第一恒溫段延伸管路、第二恒溫段延伸管路連接。本發明能有效模擬材料服役的溫差環境，而且具有結構簡單，加工制造周期短，成本低等諸多優點。

技術領域

本發明涉及高溫熔鹽腐蝕領域，特別涉及一種熔鹽溫差腐蝕試驗裝置。

背景技術

氟化物和氯化物熔鹽(氟鹽和氯鹽)具有高溫穩定性好、高熱導率、高比熱、高沸點、低飽和蒸汽壓、良好的流動性和很寬的液態工作范圍等一系列特點，在核反應堆、高溫制氫、太陽能熱發電、核燃料后處理等能源領域中具有廣闊的應用前景。然而高溫熔融態氟鹽和氯鹽對金屬結構材料具有腐蝕性，特別是熔鹽溫差存在會顯著加劇金屬材料腐蝕，導致材料長期服役時會發生腐蝕損傷，直接影響材料的安全使用和服役壽命。

熔鹽服役工況環境中普遍存在溫度梯度。如美國研制的熔鹽堆一回路入口與出口存在20～30℃的溫差。目前的商用聚焦太陽能熱發電站(CSP)以及近年來提出的第三代CSP概念設計方案中，冷鹽罐和熱鹽罐之間的溫差達到200～300℃。根據氟鹽和氯鹽腐蝕機理，溫度梯度是驅動熔鹽腐蝕的關鍵因素，因此亟待開展金屬材料在具有溫度梯度的熔融氟鹽和氯鹽中的腐蝕行為研究，旨在澄清溫度梯度對金屬材料腐蝕行為影響機理，探討相關的腐蝕防護方法。然而目前沒有現成的成套商用設備可以采購，無法有效開展金屬材料在具有溫度梯度的熔融氟鹽和氯鹽中腐蝕研究，急需研制一種可有效模擬熔鹽服役工況環境，便于操作的動態溫差腐蝕試驗裝置，使開展材料在具有溫度梯度的熔鹽體系中的腐蝕研究成為可能。

目前關于溫度梯度對材料腐蝕行為影響研究報道主要來自于上世紀60～70年代美國橡樹林國家實驗室(ORNL)。ORNL在熔鹽試驗堆(MSRE)和熔鹽增殖堆(MSBR)項目期間研制了數百條溫差自然對流腐蝕試驗回路，積累了大量合金在具有溫度梯度的氟化物燃料鹽和冷卻劑鹽中的腐蝕數據。然而之前ORNL研制的溫差自然對流腐蝕試驗回路結構復雜，體積龐大，且試樣提取裝置的設計也很繁瑣，不便于實驗室常規操作。國內關于熔鹽腐蝕方面的研究報道不多，僅有的研究也主要集中在靜態恒溫體系，關于動態溫差體系中熔鹽腐蝕研究鮮有報道，其中最主要困難之一就是研制出一種既能實現動態溫差又易于操控的熔鹽腐蝕試驗裝置。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術的熔鹽腐蝕試驗裝置無法兼顧實現動態溫差又易于操控的缺陷，提供一種熔鹽溫差腐蝕試驗裝置。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種熔鹽溫差腐蝕試驗裝置，其包括有：一加熱爐；一試驗管路；一送氣管路；所述試驗管路包括一第一恒溫段、一第一恒溫段延伸管路、一溫度補償段、一第二恒溫段和一第二恒溫段延伸管路，所述第一恒溫段、所述溫度補償段和所述第二恒溫段依次串聯設置在所述加熱爐中，所述第一恒溫段延伸管路自所述第一恒溫段延伸出所述加熱爐，所述第二恒溫段延伸管路自所述第二恒溫段延伸出所述加熱爐；所述第一恒溫段用于將熔鹽維持在一第一溫度，所述第二恒溫段用于將熔鹽維持在高于所述第一溫度的一第二溫度，所述溫度補償段用于將熔鹽從所述第一溫度加熱至所述第二溫度；所述送氣管路分別與所述第一恒溫段延伸管路、所述第二恒溫段延伸管路連接，所述送氣管路分別為所述第一恒溫段延伸管路和所述第二恒溫段延伸管路輸送惰性氣體或對所述試驗管路抽真空。

較佳地，在本發明的熔鹽溫差腐蝕試驗裝置中，所述試驗管路還包括一冷卻段，所述冷卻段的一端連接于所述第一恒溫段與所述第一恒溫段延伸管路之間，所述冷卻段的另一端連接于所述第二恒溫段與所述第二恒溫段延伸管路之間。