[发明专利]一种冲刷环境中模拟不锈钢点蚀的实验装置和测试方法

说明书

本发明属于水电站发电机转轮叶片腐蚀测试技术领域，涉及一种冲刷环境中模拟不锈钢点蚀的实验装置和测试方法。整个实验装置中，凸轮泵的进口通过管道三连至溶液槽内，凸轮泵的出口通过管道一连至喷射室内，管道一上设置控制阀、电磁流量计，管道一的一端安装喷嘴，喷嘴的出口伸至喷射室内，喷嘴的出口下方与喷射室内样品相对应，样品的底部与攻角控制器连接，参比电极、对电极插设于喷射室内，参比电极、对电极和样品分别通过导线连至电化学工作站。采用喷射式冲刷腐蚀实验装置，突破现有只能在静态电解质环境中进行不锈钢点蚀试验的局限，实现在冲刷的动态环境中进行不同不锈钢的点蚀性能测试。

技术领域：

本发明属于水电站发电机转轮叶片腐蚀测试技术领域，涉及一种冲刷环境中模拟不锈钢点蚀的实验装置和测试方法，可以获取何种不锈钢材料在冲刷条件下的点蚀敏感性和各种点蚀参数。

背景技术：

由于其优异的力学性能、铸造性能和焊接性能，13Cr4Ni系列马氏体不锈钢从1970年代以来被广泛应用到水轮机转轮铸件上，目前已经成为水轮机转轮铸件的首选材料。随着水轮机转轮功率不断增加和服役环境不断严苛，设计单位对转轮铸件的缺陷控制以及相关材料的综合力学性能要求越来越严格，促使国内外相关研究单位持续不断地开展相关研究。以三峡电站700MW级水轮机组为代表的巨型水轮机的投产和使用，极大地推动国内外，尤其是国内相关研究院所和企业，对大型水轮机转轮用马氏体不锈钢材料和制造工艺的研究。我国目前相关研究和生产技术水平处于国际领先地位，但这些研究多集中在通过材料显微组织调控提升材料静态力学性能方面，而对于服役过程中出现的腐蚀问题研究较少。近年来，三峡集团所属的三峡、向家坝、溪洛渡等多座水电站水轮机转轮叶片均采用马氏体不锈钢材料制造，投运后，多次出现表面点蚀现象。在转轮转动发电的过程中，叶片的点蚀行为将受水流冲击极大的影响，而目前相关的研究处于国内外尚空白状态。目前，有关不锈钢点蚀的模拟测试试验主要在实验室内进行，并且现有的室内试验大多采用静态电解质作为腐蚀环境，该方法操作简单，易于实现，且测试数据稳定；缺点是不能真实模拟水电站水流冲击叶片过程中不锈钢点蚀发生的全过程；冲刷条件下不锈钢的点蚀行为势必与静止状态将存在极大的差异。因此，由静态电解质实验获取的测试数据难以真实反映不锈钢的点蚀倾向和点蚀程度。

目前，模拟冲刷的腐蚀试验测试方法主要有管流模拟冲刷方法、旋转冲刷方法、喷射式冲刷试验测试方法等，其相应的装置分别为管流模拟试验装置、旋转圆盘冲刷腐蚀试验机和喷射式冲刷试验装置等。管流模拟试验装置因为是管路结构，样的安装、拆卸复杂，管路是封闭系统，同时要求任何测试样品或者监测探头必须是管状且经受冲刷，不利于电化学测试的三电极体系安装及测试。旋转圆盘冲刷腐蚀试验机装置由于各样品分布于圆盘周边的凹槽内，同样不利于电化学测试的三电极体系安装及测试。喷射式冲刷试验装置中仅有待测样品需要经受冲刷，试验腔内的其他部位受冲刷的影响很小，因此该方法十分适合电化学测试的三电极体系安装及测试。中国专利号200720014413.0和专利号200810249618.6中介绍喷射式冲刷试验装置的构造及用途。然而，目前在冲刷环境不锈钢点蚀测试研究领域尚未查阅到相同或相似的测试技术和评价方法的技术记载和文献报道。

发明内容：

为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种冲刷环境中模拟不锈钢点蚀的实验装置和测试方法，采用喷射式冲刷腐蚀实验装置，突破现有只能在静态电解质环境中进行不锈钢点蚀试验的局限，实现在冲刷的动态环境中进行不同不锈钢的点蚀性能测试。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种冲刷环境中模拟不锈钢点蚀的实验装置，包括：凸轮泵、喷射室、喷嘴、参比电极、对电极、样品、溶液槽、电化学工作站，具体结构如下：

凸轮泵的进口通过管道三连至溶液槽内，凸轮泵的出口通过管道一连至喷射室内，管道一上设置控制阀、电磁流量计，管道一的一端安装喷嘴，喷嘴的出口伸至喷射室内，喷嘴的出口下方与喷射室内样品相对应，样品的底部与攻角控制器连接，参比电极、对电极插设于喷射室内，参比电极、对电极和样品分别通过导线连至电化学工作站。