[發明專利]爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202111228376.4
• 申請日: 2021-10-21
• 公開（公告）號: CN114062171A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 李夢瑤;劉道新;馬阿敏;范開發;白直;史海蘭;張曉化
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N17/00;G01N3/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，其特征在于，包括氣瓶、蒸汽發生器、流量計、高壓氣體單向閥、減壓閥、管式爐、熱強鋼管和石英玻璃板；

所述氣瓶中為腐蝕實驗所需的氣氛，氣體通過高壓氣體單向閥通入管式爐中；所述蒸汽發生器能持續產生水蒸氣，并通過高壓氣體單向閥按設定流速通入管式爐中；

所述熱強鋼管放置在管式爐內，用來保護管式爐內壁，避免腐蝕介質傷害爐壁和爐絲；所述熱強鋼管進氣口設有高壓氣體單向閥，防止管式爐內加壓時氣體從進氣口反流；所述熱強鋼管出氣口設有減壓閥，用來控制管式爐內壓力，在給管式爐內通入氣體時，關閉減壓閥，管式爐內通入氣體一定時間后，調節減壓閥，使爐內壓力達到所需數值；

所述氣瓶和蒸汽發生器的出口均設置有流量計，用來計量氣體和水蒸氣流量；

所述石英玻璃板放置在熱強鋼管中，將試樣放置在石英玻璃板上進行加熱。

2.根據權利要求1所述的一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，其特征在于，所述試樣在放入管式爐前，采用夾具給試樣施加設定的應力。

3.根據權利要求2所述的一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，其特征在于，所述夾具為兩點彎曲或三點彎曲或四點彎曲夾具，使試樣承受恒變形載荷。

4.根據權利要求1所述的一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，其特征在于，所述氣氛為氧氣或者氧氣和氮氣的混合氣體。

5.根據權利要求1所述的一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，其特征在于，所述熱強鋼管承受壓力為20個大氣壓。

6.根據權利要求1所述的一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，其特征在于，所述熱強鋼管兩端均設有螺紋密封連接，進氣和出氣接口均為螺紋連接。

7.一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：試樣準備：

①涂鹽：用化學純固體NaCl與去離子水配置飽和溶液；將試樣去污除油，洗干凈后，用邊加熱邊噴涂的方式使試樣表面均勻沉積所需量的固體NaCl膜層；在涂鹽前后均需稱試樣重量以確定涂鹽量；

②稱重：將涂了鹽的試樣放置在坩堝中一起稱重記錄；

步驟2：裝樣，分為如下兩種：

①對于無應力條件的實驗：將放置在坩堝中的試樣直接放置在石英玻璃板上，然后放置在管式爐中進行實驗；

②對于施加應力的實驗：將試樣用夾具施加預期應力，然后將試樣和夾具一起放置在石英玻璃板上并放入管式爐內進行實驗；

步驟3：打開管式爐的加熱控制儀，設定溫度，開始加熱，在管式爐升溫過程中調節爐內氣氛到預期數值，然后按照不同的實驗目的分別開展下述實驗：

實驗①熱-鹽-氧耦合環境腐蝕實驗：管式爐內裝好涂鹽試樣，設定管式爐加熱條件，熱強鋼管進氣口的轉接頭僅連接氣瓶，將氣體流量按實驗目的進行設定，轉接口上通水蒸汽的口用密封塞堵塞，蒸汽發生器不工作；當需要給管式爐內施加壓力時，在開始給管式爐內通氣時先關閉減壓閥，到達一定時間后，調節減壓閥，讀取壓力數據，直至管式爐內壓力達到需求，管式爐內氣體環境到達穩定狀態，管式爐溫到達設定溫度時，開始計時進行實驗；

實驗②熱-鹽-水-氧耦合環境腐蝕實驗：在上述實驗①的條件下，將水蒸氣管口與氣瓶管口同時連接熱強鋼管轉接頭，打開蒸汽發生器，按實驗目的調節流量計實現水、氧向管式爐內的定量輸入及控制；

實驗③熱-鹽-水-氧-力耦合環境腐蝕實驗：在上述實驗②的條件下，采用夾具對試樣施加預定應力，按實驗目的設定溫度、水蒸汽流量、氧氣流量及管式爐內壓力，開展熱-鹽-水-氧-力耦合環境腐蝕實驗；

步驟4：到達預設定腐蝕時間后，先關閉蒸氣發生器，再打開減壓閥，使管式爐內壓力下降到常壓，關閉氣瓶，管式爐停止加熱，待爐溫冷卻到200℃以下時，取出試樣在空氣中冷卻至室溫，而后進行后續的分析工作。

8.根據權利要求7所述的一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗方法，其特征在于，所述步驟1中采用邊加熱邊噴涂的方式時加熱至60℃。