[实用新型]一种测试金属表面热生长氧化膜的粘附性的试验装置

说明书

一种测试金属表面热生长氧化膜的粘附性的试验装置，包括加热炉、支架系统、控制系统和水蒸气发生装置；加热炉设置在支架系统上并能够水平方向移动，水蒸气发生装置与加热炉相连，支架系统与控制系统相连；丝杠螺母机构包括水平设置在带座轴承上的丝杠以及设置在丝杠上的螺母，滑块固定在螺母上，并且滑块设置在导轨内并能够沿导轨移动；加热炉设置在滑块上。支架系统中的滑块、导轨、丝杠螺母机构以及与丝杠相连的减速电机使加热炉在加热工位和冷却工位之间往复运动，而且通过控制系统设定加热炉的加热参数及螺母的行程，能够模拟高温氧化‑低温腐蚀无缝交替腐蚀环境进行循环氧化实验，实现金属表面热生长氧化膜粘附性能测试的自动控制。

技术领域

本实用新型涉及一种金属材料高温氧化性能测试装置，具体是一种测试金属表面热生长氧化膜的粘附性的试验装置。

背景技术

在火电等领域，金属高温部件在受到腐蚀性气体(水蒸汽、烟气等)腐蚀的过程中往往还经受热-冷循环。以过/再热器这一关键高温部件为例，管内壁长期受到高温水蒸汽的氧化形成氧化膜，而管外壁与组分复杂的烟气直接接触形成腐蚀层。一方面，氧化膜和腐蚀层的形成使得锅炉管的传热效率降低。另一方面，由于氧化膜/腐蚀层的热膨胀系数通常小于基体金属的热膨胀系数，在温度变化或设备启停时，氧化膜/腐蚀层因承受较大的热应力而发生开裂或剥落。实践表明，由氧化膜剥落引发的堵管、爆管已成为现役超超临界火电机组效益降低的主要原因之一。因而，对于火电领域的高温部件现役合金或候选合金，其表面氧化膜的粘附性能(氧化膜的抗剥落性能)是衡量合金性能的关键指标之一。

目前，评估氧化膜的粘附性能是通过开展循环氧化实验来实现的。循环氧化实验通常在普通的电阻炉中进行，试样裸露于静态的空气中。实验时，首先需确定氧化温度、氧化时间、冷却后的温度及冷却速度等实验条件，然后在此条件下进行周期性的氧化-冷却实验。然而，实践表明腐蚀介质对氧化膜的抗剥落性能往往有着重要的影响。在烟气或含有水蒸汽的空气/ 氧气等介质中生长的氧化膜表现出截然不同、且往往是更为低劣的粘附性。因此，氧化膜在同一温度、空气中的抗剥落性能并不能真实地反映其在一些特殊气氛如烟气、水蒸气或湿空气中的抗剥落性能。在这种情况下，需在特殊环境条件下对金属材料进行循环氧化测试。有些实验室根据材料的工作环境和测试目的自主设计了模拟实际工况条件下的循环氧化试验装置。专利CN101900663B所述的高温循环氧化腐蚀模拟试验装置，由加热炉、腐蚀环境箱、辅助支架系统和控制系统组成，可实现高温氧化和低温腐蚀交替进行工况环境中不锈钢、特殊钢、耐热钢等的抗氧化性能的测试。但是该装置在模拟高温氧化-低温腐蚀-高温氧化这样的循环腐蚀过程中频繁地将试样暴露于室温空气中，测试结果失真，具有一定的局限性。

在火电机组中高温氧化和低温腐蚀是无缝交替进行的，即，燃煤锅炉运行的过程中材料将遭受水蒸汽的高温氧化，而在锅炉停炉的过程中材料将遭受低温水蒸汽或冷凝水的腐蚀，在锅炉运行-停炉的整个环节没有空气进入到受热面(由受热管束组成)内。然而，目前国内外的循环氧化试验装置都不能模拟上述高温氧化-低温腐蚀无缝交替进行的腐蚀过程。为实现锅炉管材料在上述工况环境中循环氧化性能的测试，迫切需要一套能够模拟在水蒸汽气氛中进行高温氧化和低温腐蚀无缝交替循环的试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种测试金属表面热生长氧化膜的粘附性的试验装置，能够实现金属材料在高温氧化和低温腐蚀无缝交替存在的水蒸汽环境中循环氧化性能的测试。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种测试金属表面热生长氧化膜的粘附性的试验装置，包括加热炉、支架系统、控制系统和水蒸气发生装置；所述加热炉设置在支架系统上并能够水平方向移动，水蒸气发生装置与加热炉相连，支架系统与控制系统相连；其中，所述支架系统包括丝杠螺母机构、滑块、导轨，丝杠螺母机构包括水平设置在带座轴承上的丝杠以及设置在丝杠上的螺母，滑块固定在螺母上，并且滑块设置在导轨内并能够沿导轨移动；加热炉设置在滑块上。