硝酸气氛下乏燃料金属材料腐蚀测试方法技术

本发明专利技术公开了硝酸气氛下乏燃料金属材料腐蚀测试方法。所述方法采用测试装置测试，温度控制器控制的加热片加热升温，且加热的温度高于硝酸溶液分解的温度，并保持恒温，使气氛腔室中充满流动性的高温含NO2和O2混合气氛；设定每次保温的时间，取出样品5称重记录；反复加热、称重至达到累计恒温时间结束。本发明专利技术采用对硝酸溶液加热使其分解的方法获得高温NO2和O2混合气氛，然后利用所设计的装置对材料进行腐蚀行为研究，该方法及装置有助于模拟材料在回转煅烧炉中的实际服役状况，并可对其腐蚀性能进行表征。本发明专利技术所述测试方法所获得的测试结果更能反映样品在实际高温NO2和O2混合气氛中服役的腐蚀行为。氛中服役的腐蚀行为。

【技术实现步骤摘要】
硝酸气氛下乏燃料金属材料腐蚀测试方法


[0001]本专利技术属于高温腐蚀氧化测试技术，特别涉及硝酸气氛下乏燃料金属材料腐蚀测试方法。

技术介绍

[0002]核电作为一种清洁高效能源，既能够增加能源供应、优化能源结构，同时能大大减少温室气体和污染气体的排放，是中国能源战略的发展重点。乏燃料后处理是核燃料循环后段中最关键的一个环节，是目前对核反应堆中卸出的乏燃料的最广泛的一种处理方式。在乏燃料后处理过程中，所使用的设备往往处于高温腐蚀环境中，故其结构材料极易发生严重的腐蚀现象。其中，乏燃料后处理用回转煅烧炉长期处于高温NO2和O2混合气氛中，该气氛是由高放废液中的硝酸盐及硝酸溶液分解产生，将使材料发生高温腐蚀行为。因此，模拟回转煅烧炉腐蚀环境，筛选具有优异耐高温腐蚀性的材料用于乏燃料后处理具有重要的应用价值。然而，目前对于金属材料的高温NO2和O2混合气氛下的腐蚀研究有限，其测试方法及装置尚未见文献报道。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供硝酸气氛下乏燃料金属材料腐蚀测试方法，能够对处在高温NO2和O2混合气氛下的样品进行腐蚀行为研究。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：硝酸气氛下乏燃料金属材料腐蚀测试方法，所述方法采用如下测试装置测试，所述测试装置如下所述：工作平台1上设置保护性腔室11，保护性腔室11的内部设置气氛腔室9；所述测试装置还包括温度控制器12、注液装置13、硝酸溶液14、抽气装置15以及废气处理装置16；在气氛性腔室9内设置样品悬挂装置，所述样品悬挂装置包括样品5、陶瓷棒6、铂丝8，所述铂丝8的一端与所述陶瓷棒6连接，另一端与样品5连接，使得样品5悬挂于气氛腔室9中；注液装置13与气氛腔室9连通，通过溶液通道91为气氛腔室9提供硝酸溶液14；气氛腔室9内样品5的下部设置由温度控制器12控制的加热片7，加热片7的下部放置保温棉3，保温棉3下方为溶液通道91，溶液通道91通过第三通气孔103与气氛腔室9通气，使得加热片7加热升温分解溶液通道91内的硝酸溶液，并通过第三通孔103在气氛性腔室9内形成高温NO2和O2混合气氛的腐蚀测试环境；同时，气氛腔室9及保护性腔室11的上部分别制有第二通气孔102、第一通气孔101，所述第一通气孔101与抽气装置15相连通，抽气装置15与废气处理装置16相连通；测试方法如下所述：温度控制器12控制的加热片7加热升温，且加热的温度高于硝酸溶液分解的温度，并保持恒温，使气氛腔室9中充满流动性的高温含NO2和O2混合气氛；
设定每次保温的时间，取出样品5称重记录；反复加热、称重至达到累计恒温时间结束。
[0005]优选，加热温度高于硝酸溶液分解温度360℃。
[0006]优选，所述保温时间长度分别为5h、20h、40h、60h和100h。
有益效果
[0007]本专利技术采用对硝酸溶液加热使其分解的方法获得高温NO2和O2混合气氛，然后利用所设计的装置对材料进行腐蚀行为研究，该方法及装置有助于模拟材料在回转煅烧炉中的实际服役状况，并可对其腐蚀性能进行表征。
[0008]本专利技术针对高温NO2和O2混合气氛下的腐蚀测试装置的测试时间任意可控。随着测试装置的加热升温，硝酸溶液开始分解并以高温NO2和O2混合气氛的形式侵蚀测试样品表面。在恒温条件下，将测试样品保温一定的时间，然后取出样品称重记录，反复执行高温腐蚀、称重、记录周期过程，直至达到所要求的测试时间，采集数据结束。然后对记录的称重数据进行分析。而且，所述测试方法所获得的测试结果更能反映样品在实际高温NO2和O2混合气氛中服役的腐蚀行为。
附图说明
[0009]图1为本专利技术实施例的结构示意图。
[0010]图中各序号分别表示为：1
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工作平台；2
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保护罩；3
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保温棉；4
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保温罩；5
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样品；6
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陶瓷棒；7
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加热片；8
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铂丝；9
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气氛腔室；101
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第一通气孔；102
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第二通气孔；103
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第三通气孔；11
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保护性腔室；12
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温度控制器；13
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蠕动泵；14
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硝酸溶液；15
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抽气泵；16
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废气处理装置（碱液）。
[0011]图2为样品氧化动力学曲线图。
实施方式
[0012]下面结合实施例中的附图对本专利技术工作原理和使用方法作详细的描述：参考附图1，硝酸气氛下乏燃料金属材料腐蚀测试装置，所述装置包括工作平台1、保护罩2、保温棉3、保温罩4、样品5、陶瓷棒6、加热片7、铂丝8、气氛腔室9、第一通气孔101、第二通气孔102、第三通气孔103、保护性腔室11、温度控制器12、注液装置13、硝酸溶液14、抽气装置15、废气处理装置16；保护罩2内形成保护性腔室11，保温罩4内形成气氛腔室9；工作平台1上设置保护性腔室11，保护性腔室11的内部设置气氛腔室9；所述测试装置还包括温度控制器12、注液装置13、硝酸溶液14、抽气装置15以及废气处理装置16；在气氛性腔室9内设置样品悬挂装置，所述样品悬挂装置包括样品5、陶瓷棒6、铂丝8，所述铂丝8的一端与所述陶瓷棒6连接，另一端与样品5连接，使得样品5悬挂于气氛腔室9中；注液装置13与气氛腔室9连通，通过溶液通道91为气氛腔室9提供硝酸溶液14；气氛腔室9内样品5的下部设置由温度控制器12控制的加热片7，加热片7的下部放置保温棉3，保温棉3下方为溶液通道91，溶液通道91通过第三通气孔103与气氛腔室9通气，使得加热片
7加热升温分解溶液通道91内的硝酸溶液，并通过第三通孔103在气氛性腔室9内形成高温NO2和O2混合气氛的腐蚀测试环境；同时，气氛腔室9及保护性腔室11的上部分别制有第二通气孔102、第一通气孔101，所述第一通气孔101与抽气装置15相连通，抽气装置15与废气处理装置16相连通，使得气氛腔室9中气体的流动性。
[0013]本例中，所述注液装置13包括蠕动泵及导管，可将硝酸溶液14注入气氛腔室9外壁的溶液通道91中，且注射速率可调。抽气装置15为抽气泵。所述废气处理装置16中装有碱液。
[0014]所述保护性腔室11及气氛腔室9采用高温镍基合金制作，并在其表面喷漆。
[0015]气氛腔室9中的升降温以及恒温控制是通过与气氛腔室9内的加热片7连接的温度控制器12来实现的。
[0016]在测试开始之前，先根据测试所需要的时间，量取足够的硝酸溶液，本实施例的硝酸溶液是质量分数为14.625%的硝酸溶液。
[0017]测试方法如下所述：温度控制器12控制的加热片7加热升温，且加热的温度高于硝酸溶液分解的温度，并保持恒温，使气氛腔室9中充满流动性的高温含NO2和O2混合气氛；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硝酸气氛下乏燃料金属材料腐蚀测试方法，其特征在于：所述方法采用如下测试装置测试，所述测试装置如下所述：工作平台（1）上设置保护性腔室（11），保护性腔室（11）的内部设置气氛腔室（9）；所述测试装置还包括温度控制器（12）、注液装置（13）、硝酸溶液（14）、抽气装置（15）以及废气处理装置（16）；在气氛性腔室（9）内设置样品悬挂装置，所述样品悬挂装置包括样品（5）、陶瓷棒（6）、铂丝（8），所述铂丝（8）的一端与所述陶瓷棒（6）连接，另一端与样品（5）连接，使得样品5悬挂于气氛腔室（9）中；注液装置（13）与气氛腔室（9）连通，通过溶液通道91为气氛腔室（9）提供硝酸溶液（14）；样品（5）的下部设置由温度控制器（12）控制的加热片（7），加热片（7）的下部放置保温棉（3），保温棉（3）下方为溶液通道（91），溶液通道（91）通过第三通气孔（103）与气氛腔室（9）通气，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成旭，衣雪宁，刘佳，刘仲礼，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：