[發明專利]一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置和方法

在審

• 申請號: 201710447144.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107228820A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 鄧宇強;葉智;王冬梅;張少勇;張小平;涂偉;張繼光
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 浙江英普律師事務所33238
• 代理人: 陳俊志

技術領域

本發明屬于氧化皮腐蝕實驗領域，特別是一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置和方法。

背景技術

電站鍋爐的過熱器運行到一定時間后，不同過熱器換熱管材料的蒸汽側表面會因高溫蒸汽氧化作用產生氧化皮(主要以鐵的氧化物為主)，當氧化皮生長到一定厚度后，不僅降低了換熱管的傳熱效率，還會產生剝落堵塞換熱管或隨蒸汽攜帶沖蝕汽輪機等危害設備安全性的相關隱患。為了以提高過熱器管的熱效率和消除氧化皮剝落帶來的相關問題，需要采用化學清洗方法清除氧化皮。化學清洗中，通常采用的腐蝕速度測量評價方法主要是腐蝕掛片、設置監視管和三電極或雙電極的電化學測量等方法。這些腐蝕速度測量方法主要是監測或評價清洗過程試樣的實時均勻腐蝕速度或全程的平均腐蝕速度，對局部出現氧化皮剝落或破裂部位的局部腐蝕速度大小不能進行監測或評價。

發明內容

本發明的目的是對可能存在的氧化皮剝落或開裂部位，在氧化皮溶解過程中發生的局部腐蝕速度大小進行全程測量,提供一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置和方法。

為了解決上述問題，本發明提出一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置和方法。

本發明所采用的技術方案是：

一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置，包括金屬試樣、氧化皮試樣、金屬試樣外套、氧化皮試樣外套、零電阻電流測量儀器、測溫電極、清洗溶液箱、溫度控制器、動力泵，所述氧化皮試樣外套分別與氧化皮試樣的頂部和底部連接，氧化皮試樣外套頂部設置有三個通孔，氧化皮試樣外套底部設置有一個通孔，金屬試樣底部連接金屬試樣外套，金屬試樣外套和測溫電極均穿過氧化皮試樣外套的其中一個通孔并與兩者固定連接，零電阻電流測量儀器與氧化皮試樣、金屬試樣連接，溫度控制器與測溫電極、清洗溶液箱連接，清洗溶液箱與氧化皮試樣外套的最后一個通孔以及動力泵連接，動力泵與氧化皮試樣外套底部通孔連接。將氧化皮試樣作為實驗對象，并利用氧化皮試樣將氧化皮試樣包裹密封進而通過與之相連的清洗液箱進行清洗，而通過插入氧化皮試樣內部的金屬試樣作為腐蝕材料起到腐蝕作用，進而創造局部氧化皮剝落或破裂的現象，再通過與氧化皮試樣連接的零電阻電流測量儀器測量清洗過程中的腐蝕電流數據，確定腐蝕速度。

進一步的，還包括溫度控制器和測溫電極，所述測溫電極穿過氧化皮試樣外套的其中一個通孔并與其固定連接，溫度控制器與測溫電極、清洗溶液箱連接。通過測溫電極測量腐蝕過程中清洗液的溫度，利用溫度控制器控制清洗液的溫度，確保整個測量過程中腐蝕液處于相對恒定的溫度，確保腐蝕過程的穩定，提高腐蝕速度的測量精度。

進一步的，還包括緊固件，所述緊固件分別與氧化皮試樣外套的頂部和底部連接，緊固件頂部設置有三個通孔并且所述通孔與氧化皮試樣外套頂部設置的三個通孔配合。緊固件確保氧化皮試樣外套緊固地卡合在氧化皮試樣外側，進而保證氧化皮試樣和氧化皮試樣外套兩者結合面的密封，確保清洗液不會泄露，防止實驗失敗。

優選的，還包括耐溫軟管，所述清洗溶液箱與緊固件、氧化皮試樣外套的最后一個通孔通過耐溫軟管連接，清洗溶液箱與動力件通過耐溫軟管連接，動力件與氧化皮試樣外套底部通孔通過耐溫軟管連接。由于清洗液在腐蝕過程中吸熱升溫，使用耐溫軟管保證清洗液不會因為管路發生泄漏，防止實驗失敗。

優選的，還包括閥門，所述動力件與氧化皮試樣外套底部通孔之間的耐溫軟管設置有閥門。通過閥門控制腐蝕試驗的時間長短，能隨時停止實驗，便于計算腐蝕速度。

優選的，還包括鎖緊螺母，所述鎖緊螺母與金屬試樣外套配合。通過鎖緊螺母將金屬試樣固定在緊固件上，確保不會因為金屬試樣的腐蝕導致裝置的密封發生泄漏，避免安全隱患。

一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗方法，基于權利要求1至4任一所述的一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置，包括以下步驟：

步驟1：選取帶氧化皮的過熱器管，將其制成環狀管件，再選擇表面氧化皮完整的管件作為氧化皮溶解試樣，再用另一過熱器管加工成棒狀金屬試樣；

步驟2：加工與棒狀金屬試樣、氧化皮溶解試樣配套的絕緣材料外套，對于棒狀金屬試樣的絕緣材料外套：保留棒狀金屬試樣兩端位置，對于氧化皮溶解試樣的絕緣材料外套：保留環狀管件的側面位置；

步驟3：將步驟2中的兩個絕緣材料外套與棒狀金屬試樣、氧化皮溶解試樣固定連接，將包裹外套的棒狀金屬試樣的一端打磨拋光作為電偶腐蝕測量面并在此之后將其插入氧化皮溶解試樣內部；