[发明专利]一种评价锆合金涂层的超高温水蒸汽氧化腐蚀装置及方法

说明书

本发明公开了一种评价锆合金涂层的超高温水蒸汽氧化腐蚀装置及方法，该装置包括架体、井式加热炉、蒸汽氧化反应室和供水机构，架体为中空结构，供水机构包括给水箱和蓄水箱，蓄水箱的顶部设置有进气接头，进气接头通过通气管与氩源连接，通气管上设置有气阀、气压表和流量表，蒸汽氧化反应室包括套管和法兰，套管伸出井式加热炉的顶部设置有端盖，端盖底部设置有挂钩；该方法包括以下步骤：一、测试前准备；二、锆合金涂层试样和锆合金基体试样的安装；三、锆合金涂层试样和锆合金基体试样的测试；四、锆合金涂层氧化腐蚀性能的获取。本发明设计合理，提高氧化腐蚀测试数据的可靠性，为锆合金基体表面的涂层选择提供参考依据。

技术领域

本发明属于高温水蒸汽氧化腐蚀装置技术领域，尤其是涉及一种评价锆合金涂层的超高温水蒸汽氧化腐蚀装置及方法。

背景技术

锆合金因具有加工性能好、耐腐蚀性能高、机械强度好、热中子吸收率低等一系列优点，是核反应堆核燃料密封外壳的首选材料。但是锆合金在＞1000℃的失水事故条件下极易与水反应，释放大量氢气和热量，从而造成严重事故。在现有锆合金材料体系表面覆耐高温水蒸气腐蚀的涂层可以有效提高燃料包壳材料的事故容错能力，所以要对锆合金表面涂层在高温水蒸汽环境下的抗氧化性能进行研究，从而为锆合金及其防护涂层体系的在核反应堆工程的应用提供理论支撑。

因此，为了更加真实的模拟核反应堆的失水事故工况，超高温水蒸汽氧化腐蚀装置就成为了一种需要，目前的水蒸汽氧化腐蚀装置还存在以下不足：第一，水蒸汽氧化腐蚀装置无法保障氧化室内水蒸气纯度，影响试验数据可靠性；第二，水蒸汽氧化腐蚀装置结构过于复杂，导致成本过高，组装难度大、不易操作。

因此，现如今缺少一种评价锆合金涂层的超高温水蒸汽氧化腐蚀装置及方法，设计合理，易于组装，成本较低，提高了蒸汽氧化反应室中水蒸气纯度，提高了氧化腐蚀测试数据的可靠性，从而为锆合金基体表面的涂层选择提供参考依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种评价锆合金涂层的超高温水蒸汽氧化腐蚀装置，其设计合理，易于组装，成本较低，提高了蒸汽氧化反应室中水蒸气纯度，提高了氧化腐蚀测试数据的可靠性，从而为锆合金基体表面的涂层选择提供参考依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种评价锆合金涂层的超高温水蒸汽氧化腐蚀装置，其特征在于：包括架体、设置在所述架体上的井式加热炉、设置在井式加热炉中的蒸汽氧化反应室和设置在所述井式加热炉底部且与蒸汽氧化反应室连通的供水机构，所述架体为中空结构；

所述供水机构包括给水箱和与给水箱连通的蓄水箱，所述蓄水箱的顶部设置有进气接头，所述进气接头通过通气管与氩源连接，所述通气管上设置有气阀、气压表和流量表；

所述蒸汽氧化反应室包括穿设在井式加热炉中的套管和安装在套管顶部的法兰，所述套管通过井式加热炉的底部伸入蓄水箱中，且所述套管的底部高于蓄水箱的底部，所述套管伸出井式加热炉的顶部设置有端盖，所述端盖底部设置有多个锆合金基体试样和锆合金涂层试样安装的挂钩，所述挂钩伸入所述套管内，所述挂钩和井式加热炉的顶部之间设置有间隙。

上述的一种评价锆合金涂层的超高温水蒸汽氧化腐蚀装置，其特征在于：所述架体包括加热炉底座和设置在所述加热炉底座底部的炉体支架，所述炉体支架包括四个对称布设在加热炉底座底部的竖直杆和连接在相邻两个竖直杆之间的横杆，四个所述横杆上设置有底板，所述给水箱位于底板上，所述给水箱的底部和蓄水箱的底部相齐平，所述给水箱通过水流传输管和蓄水箱连通，所述水流传输管上设置有供水阀。

上述的一种评价锆合金涂层的超高温水蒸汽氧化腐蚀装置，其特征在于：所述套管包括第一管段和与第一管段一体成型的第二管段，所述第二管段的外径小于第一管段的外径，所述第二管段的外侧面与第一管段的外侧面的连接处形成台阶面，所述第二管段的内径小于第一管段的内径，所述第一管段的底部伸出井式加热炉的底部，所述第二管段伸入蓄水箱中；