[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

本發明公開了一種爐壓可控的熱?化學?力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，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；氣瓶中的氣體通過高壓氣體單向閥通入管式爐中；蒸汽發生器能持續產生水蒸氣按設定流速通入管式爐中；熱強鋼管放置在管式爐內，用來保護管式爐內壁；并設有高壓氣體單向閥和減壓閥，用來控制管式爐內壓力；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。采用本發明裝置可以進行熱、鹽、水、氧、力五個因素不同的組合實驗。本發明裝置在將熱、鹽、水、氧、力五因素同步耦合的條件下，除了精確控制溫度和鹽沉積量以外，還可實現氧和水氣或者其他氣體氛圍的定量控制。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種復合環境腐蝕實驗裝置。

背景技術

隨著科學技術的進步，越來越多的設備可在嚴苛復雜的環境中工作，比如沿海地區服役的航空發動機和燃氣輪機壓氣機葉片處于高溫、高壓、高濕度和高鹽分的苛刻工況下，并且還會同時承受到工作應力的聯合作用，這對葉片材料的耐高溫腐蝕性能有極高的要求，故建立一個與實際工況更接近的熱、化學介質(鹽、水、氧)、力多因素可控的耦合環境實驗平臺，評價壓氣機葉片材料的高溫腐蝕性能，對優化發動機壓氣機零部件選材和設計，確保發動機的安全性、可靠性和長期服役具有重要的意義。

目前，有馬弗爐、管式爐、氣氛爐等各種各樣的高溫爐可以實現熱、鹽、氧的耦合，但存在實驗保溫過程中的氧或水氣含量不可理想控制，與材料零部件所處實際工況環境相差較大或者環境因素調控可操作性差等問題。現有技術中還沒有關于熱、鹽、氧、水、力五個因素耦合且可精確控制的實驗平臺。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，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；氣瓶中的氣體通過高壓氣體單向閥通入管式爐中；蒸汽發生器能持續產生水蒸氣按設定流速通入管式爐中；熱強鋼管放置在管式爐內，用來保護管式爐內壁；并設有高壓氣體單向閥和減壓閥，用來控制管式爐內壓力；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。采用本發明裝置可以進行熱、鹽、水、氧、力五個因素不同的組合實驗。本發明裝置在將熱、鹽、水、氧、力五因素同步耦合的條件下，除了精確控制溫度和鹽沉積量以外，還可實現氧和水氣或者其他氣體氛圍的定量控制。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種爐壓可控的熱-化學-力多因素復合環境腐蝕實驗裝置，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，所述氣氛為氧氣或者氧氣和氮氣的混合氣體。

進一步地，所述熱強鋼管承受壓力為20個大氣壓。

進一步地，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。