[实用新型]应力腐蚀监测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于反应堆工程技术领域，具体涉及一种应力腐蚀监测系统。 

背景技术

在反应堆高温高压高辐照的恶劣服役环境下，堆内构件材料如蒸汽发生器传热管、主管道材料等容易发生以应力腐蚀开裂（SCC）为主的腐蚀失效，严重影响反应堆的安全运行，传统的应力腐蚀开裂监测方法需要反应堆停堆，这样会造成很大的经济损失。如果能够实现反应堆中应力腐蚀的在线监测，将极大的提高反应堆的运行安全性，并且减少大量的经济损失。传统的应力腐蚀开裂监测方法都是通过监测样品在拉力作用下的腐蚀效应进而判断该样品材料的耐应力腐蚀性能的。 

电化学噪声法是具有在线监测前景的应力腐蚀监测方法之一，其监测的是电极界面发生不可逆电化学反应而引起的电极表面的电势和电流的自发变化。不锈钢SCC过程中，电化学噪声谱有一个突然增高和缓慢降低的过程，电流噪声和电位噪声反相发展，即在电流噪声增高的时候，电位噪声降低，这是由于在裂纹扩展过程中，裂纹尖端的钝化‐溶解造成的。化学信号十分微弱，目前的实验装置结构复杂，背景噪声高，很容易对电化学噪声信号产生干扰，使获得的数据准确度降低。而且，传统的标准应力腐蚀样品不适用于模拟反应堆工况的细长薄壁管样品的制备。对于模拟反应堆工况的细长薄壁管样品来说，无法进行高温高压绝缘动态密封，因而不能制造出无干扰的工作电极，所以无法对细长薄壁管进行模拟反应堆工况的SCC实验及其在线监测技术的研究。 

实用新型内容

（一）实用新型目的 

根据现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种结构紧凑、操作简单、能够对细长薄管样品进行高温高压动态绝缘密封的应力腐蚀监测系统。 

（二）技术方案 

为了解决现有技术所存在的问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

应力腐蚀监测系统，该系统包括主回路系统、旁路系统、水处理系统，该系统采用热对流的方式使系统中水进行循环，其中主回路系统由依次首尾相接的预加热炉、加热炉、冷却罐、运行罐组成，预加热炉将水加热到230℃，加热炉将水加热到320℃；旁路系统由依次首尾相接的预加热炉、加热炉、冷却罐、多功能罐组成，主回路系统水质发生改变需要换水时，启动旁路系统；水处理系统主要由水处理罐组成，水处理罐中储存有水溶液，水处理罐下方引出一条管路，该管路与运行罐和多功能罐之间的管路连接。 

优选地，在主回路系统中还有电化学监测系统，该系统是通过电化学工作站监测样品管在应力腐蚀作用下的电化学信号，样品管为细长薄壁且中间为空心、两端为实心的不锈钢管，位于加热炉中的高温高压管中，其中样品管的空心段为监测段。 

优选地，采用电化学工作站监测电化学信号时，样品管为工作电极，参比电极、辅助电极为Pt丝，监测过程中，工作电极、参比电极、辅助电极要与应力腐蚀监测系统绝缘。 

优选地，工作电极与系统的绝缘是通过绝缘密封头以及在实心段的表面涂有高温绝缘涂层实现的，绝缘密封头由石墨垫圈、聚酰亚胺组成，其中石墨垫圈、聚酰亚胺均为圆台形，将石墨垫圈套在样品管实心段外端，聚酰亚胺套在石墨垫圈外，将样品管置入高温高压管时，绝缘密封头放置于高温高压管内的样品台上，用压紧螺母将绝缘密封头压紧，并将压紧螺母与高温高压管螺纹连接固定，样品管实心段的端部穿过压紧螺母中间的孔露出高温高压管，通过绝缘密封头使样品管拉升过程中与系统绝缘密封。 

优选地，参比电极、辅助电极与Pt丝的绝缘主要是在Pt丝外边套上定制的ZrO₂管，保证Pt电极与系统不接触，参比电极、辅助电极通过高温高压管引出。 

优选地，样品管实心段的表面涂有的高温绝缘涂层为聚酰亚胺。 

（三）有益效果 

采用本实用新型提供的应力腐蚀监测系统，具有以下有益效果： 

（1）整个系统采取热对流的形式使水循环流动，而非采取泵提供动力的形式，避免了使用泵而带来水质的污染，同时也避免了系统中高腐蚀性的水对泵体的腐蚀，另外，泵的费用高且使用泵会带来测量系统的扰动，使测量谱图不精确。 

（2）采用绝缘密封头将工作电极与整个系统绝缘，该绝缘密封头利用石墨具有的耐高温、密封性好及聚酰亚胺具有的绝缘、耐高温、密封性等特点，使样品管在拉升过程中与系统绝缘，保证了测量信号的准确性。 

（3）操作简单，结构紧凑，造价低廉，能够实现细长薄壁样品管应力腐蚀的在线监测及水质的在线监测和更换。 

附图说明

图1是应力腐蚀监测系统示意图；