[发明专利]一种带高温高压循环水的腐蚀疲劳试验装置

说明书

技术领域

本发明属于材料实验领域，更确切的说，涉及到一种带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置。

背景技术

材料在高温高压环境下的腐蚀疲劳是许多领域所面临的重大问题，如石油、化工、电力等行业。目前，我国正处在核电大发展时期，核电作为一种高效、稳定、经济、清洁的能源，在解决能源危机，改善环境方面有显著优势，然而制约核电迅速发展的一个关键因素是核电站的安全问题。目前商用核电站主要采用轻水堆，由于轻水堆核电站的服役环境为高温高压水(280-325℃，8-16MPa)，其压力构件如压力容器、蒸汽发生器、回路管线、热交换器等均承受一定的服役应力，其构件材料可能发生严重的腐蚀问题，典型的如腐蚀疲劳、应力腐蚀、冲刷腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀等等，对核电站的安全运行构成很大的潜在威胁。因此，在实验室中模拟核电高温高压水环境来研究压力构件材料的腐蚀疲劳问题具有重要的意义。而开展这类研究首先必须解决高温高压水环境条件下进行疲劳试验的装置问题。由于高温高压水环境苛刻，对试验装置要求非常高，实现起来非常困难，目前国外只有少数几家大公司能生产成套的试验装置，但是价格极其昂贵，且结构复杂，使用、维护、维修都非常麻烦，国内相关厂家尚没有制造该类成套设备的能力。

发明内容

本发明目的在于提供一种能在高温高压循环水环境下测试材料腐蚀疲劳性能的装置，解决现有技术中存在的结构复杂、使用维护麻烦等问题。

本发明的技术方案如下：

一种带高温高压循环水的腐蚀疲劳试验装置，该装置设有高温高压循环水系统、高压釜、疲劳机，高温高压循环水系统与高压釜连通，实验样品设置于高压釜内，实验样品与疲劳机的加载部分连接；

高温高压循环水系统包括储水罐、循环泵、高压泵、缓冲罐、热交换器、预热器、冷凝器、背压阀、离子交换树脂，储水罐的出水口通过管路连接循环泵，循环泵的出口连分别通过管路连接一回路和二回路；一回路在一段管路之后分两路，第一路直接与储水罐连接，第二路与储水罐连接的管路上设有离子交换树脂；二回路的管路上设有高压泵、缓冲罐、热交换器、冷凝器、背压阀，管路的出口接入一回路的第二路上；

高压釜的入口通过管路连接热交换器，在所述管路上设有预热器，高压釜的出口通过管路连接热交换器。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，储水罐的上部设有加液口和出气口，储水罐的出气口连有排气装置。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，储水罐的下部设有排水口、出水口、氧气入口、氮气入口，排水口和出水口分别连接手动调节阀，氮气入口和氧气入口分别连接氮气罐和氧气罐。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，循环泵的出口连接一个棉芯过滤器，棉芯过滤器的出口分为一回路和二回路，一回路上设有手动调节阀、进水转子流量计、电阻表，二回路上设有手动调节阀。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，一回路的第二路与储水罐连接的管路上设有两个手动调节阀，离子交换树脂上连有旁路，旁路上设有手动调节阀；二回路管路的出口接入一回路的第二路上两个手动调节阀之间的管路。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，缓冲罐与换热器之间的管路上安装有安全阀。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，背压阀与冷凝器之间的管路上安保过滤器，二回路管路的出口与背压阀之间的管路上设有出水转子流量计。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，高压釜倒置在疲劳机托台上，高压釜盖在下，高压釜体在上，高压釜的上端固定在疲劳机的横梁上，高压釜的下端连有水冷套装置，高压釜盖上连接换热器的出水口和进水口连接，高压釜内侧的出水口上连有不锈钢管，伸入高压釜体底部，高压釜外侧的出水口连有爆破阀。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，高压釜内设样品夹具，样品夹具通过立柱固定在高压釜盖上；实验样品一端固定在样品夹具上，另一端连接拉伸轴的一端，拉伸轴的另一端穿过水冷装置连接疲劳机传动装置。

所述的带高温高压循环水的腐蚀疲劳实验装置，还设有高温高压循环水控制柜和疲劳机控制柜，高温高压循环水控制柜连接循环泵、高压泵、预热器、高压釜；疲劳机和疲劳机控制柜连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明的高温高压水循环水系统可以控制温度、压力、电阻率、溶解氧等水化学参数，根据实验要求可以加入特殊离子，从而能够模拟一些实际服役环境，如轻水堆核电站的压水堆和沸水堆中的高温高压水环境。