【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料高温高压应力腐蚀试验，具体为一种动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置及其使用方法。
技术介绍
1、随着社会的不断发展及世界人口数量的增长，能源短缺已经成为人类发展所面临的首要威胁。现阶段，煤、石油及天然气等化石燃料仍是人类实际生产生活中所需能源的主要来源。但是，鉴于化石能源的急剧减少及大量燃用化石能源产生的温室效应、酸雨等现象对人类生存环境造成的严重破坏，寻找新的可替代能源成为世界各国的首要任务。核能作为一种经济、清洁、安全、高效的能源，越来越受到各国政府的重视。
2、由于市场需求的驱动以及能源利用、装备制造技术的不断进步，当前全球发电机组正在朝着大型化和高效化方向发展。然而，核电机组向高参数、大功率、高效率的发展却面临着巨大的技术瓶颈，例如：当核电机组单机功率超过1700mw时，其低压缸末级叶片的高度将超过1.8m，回旋直径将超过6m，会导致发电机组的体积异常庞大、结构异常复杂、基本达到了常用结构材料的强度及加工制造极限，很难再通过提高其进气参数、增加流量的方式来提高发电功率。此外，经过长期的气动理论及流体损失理论研究，蒸汽轮机的气动设计水平已达很高水准，想进一步提高其流动效率异常困难。但是当采用以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环循环系统时，此类瓶颈可以突破。
3、然而，目前研究多数处于sc-co2布雷顿循环系统的有效建模、分析和优化阶段，对关键结构材料在该服役环境中的材料服役安全问题研究极少。截止到2019年，国外公开发表的关于高温sc-co2材料腐蚀文章仅数十篇，主要涉及选材
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，解决在动态高温高压超临界co2中开展金属材料应力腐蚀试验困难的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，超纯co2气瓶通过管路伸至应力腐蚀系统的倒置高压釜内腔下部，所述管路上依次设置阀门、减压阀、过滤器一、超临界流体泵、质量流量计、压力表一、热电偶一、换热器、预热器、热电偶二、进气口阀门，所述管路进入换热器的一端沿水平方向伸至换热器内腔上部并依次向下弯折、水平弯折和向上弯折伸出换热器的上端；热电偶一安装于预热器的进口端管路上，热电偶二安装于预热器的出口端管路上，预热器的出口端管路连接高压釜；
4、倒置的高压釜内腔下部通过管路与气体处理系统相连通，所述管路上依次设置出气口阀门、压力表二、热电偶三、换热器、热电偶四、冷却器、热电偶五、过滤器二、背压阀，所述管路进入换热器的下端并依次向上弯折、水平弯折和向下弯折伸出换热器的下端，热电偶四安装于冷却器的进口端管路上，热电偶五安装于冷却器的出口端管路上。
5、所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，应力腐蚀系统包括加载系统框架、液压泵、液压缸、高压釜固定板、滑杆、高压釜、上限位、下限位、马达、拉伸轴、导线支架，具体结构如下：
6、加载系统框架顶部的水平上支撑板上设有倒置的高压釜和滑杆，滑杆位于高压釜的两侧；上支撑板的底部安装马达、导线支架，导线通过导线支架接入高压釜内，马达的输出端安装拉伸轴，沿竖向设置的拉伸轴上端伸至高压釜内腔；拉伸轴外侧安装拉伸轴动密封冷却套，拉伸轴动密封冷却套设有冷却水进水口和冷却水出水口；高压釜的上端与水平的高压釜固定板相连，两个滑杆上均安装液压缸、上限位、下限位，液压缸位于上限位、下限位之间，高压釜固定板套装于上限位、下限位之间的液压缸上端，加载系统框架底部的水平下支撑板上设有液压泵，液压泵的输出端连接液压缸；与高压釜的进气口相连的管路上设有进气口阀门，与高压釜的出气口相连的管路上设有出气口阀门。
7、所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，高压釜由耐蚀625镍基高温合金制成，并设有加热装置。
8、所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，液压泵和液压缸通过带动安装在高压釜固定板上的高压釜沿滑杆升降，上限位和下限位约束高压釜固定板升起与落下的位置。
9、所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，马达与控制系统的计算机二相连，控制系统通过计算机二驱动拉伸轴对高压釜内的ct试样进行加载。
10、所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，高压釜内腔中设置ct试样、恒电流线、上试样电位测量线、下试样电位测量线，ct试样通过销钉固定在应力腐蚀系统的拉伸轴上，恒电流线、上试样电位测量线、下试样电位测量线分别通过导线支架接入高压釜内；两个ct试样通过恒电流线串联并与控制系统内的直流恒流电源相连；ct试样通过上试样电位测量线和下试样电位测量线与控制系统内的纳伏表相连。
11、所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，预热器采用管式加热的结构，预热器与高压釜连通的管路上采用保温棉进行保温。
12、所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，还包括控制系统，控制系统设有控制柜开关、紧急开关、流量显示器、计算机一、温度显示器、压力显示器、计算机二、纳伏表、直流恒流电源，控制系统25中的计算机一与热电偶一、预热器、热电偶二、热电偶三、热电偶四、热电偶五、控制柜开关、紧急开关、流量显示器相连，控制系统中的计算机二与应力腐蚀系统的马达、计算机一、温度显示器、压力显示器、纳伏表、直流恒流电源相连。
13、所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，该装置的使用方法包括如下步骤：
14、(1)安装应力腐蚀试验ct试样，使用液压泵将高压釜升起，将ct试样用销钉固定在拉伸轴上，将恒电流线、上试样电位测量线、下试样电位测量线通过导线支架分别连接于ct试样，并通过导线支架实现与直流恒流电源、纳伏表之间的连接；
15、(2)通过液压泵将高压釜落下，拧紧高压釜的釜体和釜盖之间的固定螺栓，直至将高压釜完全密封；
16、(3)向高压釜内腔通入co2，打开阀门，旋松减压阀、背压阀、进气口阀门、出气口阀门；
17、(4)打开冷却水阀门，确保冷却水压力表和冷却水热电偶正常工作，循环冷却水工作参数正常；
18、(5)打开超临界流体泵，调节背压阀和超临界流体泵参数，结合控制系统的流量显示器和压力显示器，对流量、压力参数进行调节；
19、(6)设定试验温度后，打开预热器及高压釜内加热装置直至温度稳定，开始试验；
20、(7)利用计算机一和计算机二对试验过程中系统的压力、流量、温度和试样的电位随时间变化的关系参数进行实时监控、记录；
21、(8)试验结束后，根据设定的试验时间，控制系统将自动切断预热器及高压釜内加热装置的运行，关闭马达；高压釜内的温度降低，待其温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，超纯CO2气瓶通过管路伸至应力腐蚀系统的倒置高压釜内腔下部，所述管路上依次设置阀门、减压阀、过滤器一、超临界流体泵、质量流量计、压力表一、热电偶一、换热器、预热器、热电偶二、进气口阀门，所述管路进入换热器的一端沿水平方向伸至换热器内腔上部并依次向下弯折、水平弯折和向上弯折伸出换热器的上端；热电偶一安装于预热器的进口端管路上，热电偶二安装于预热器的出口端管路上，预热器的出口端管路连接高压釜；
2.按照权利要求1所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，应力腐蚀系统包括加载系统框架、液压泵、液压缸、高压釜固定板、滑杆、高压釜、上限位、下限位、马达、拉伸轴、导线支架，具体结构如下：
3.按照权利要求2所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，高压釜由耐蚀625镍基高温合金制成，并设有加热装置。
4.按照权利要求2所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，液压泵和液压缸通过带动安装在高压釜固定板上的高压釜沿滑杆升降，上限位和下限位
5.按照权利要求2所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，马达与控制系统的计算机二相连，控制系统通过计算机二驱动拉伸轴对高压釜内的CT试样进行加载。
6.按照权利要求2所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，高压釜内腔中设置CT试样、恒电流线、上试样电位测量线、下试样电位测量线，CT试样通过销钉固定在应力腐蚀系统的拉伸轴上，恒电流线、上试样电位测量线、下试样电位测量线分别通过导线支架接入高压釜内；两个CT试样通过恒电流线串联并与控制系统内的直流恒流电源相连；CT试样通过上试样电位测量线和下试样电位测量线与控制系统内的纳伏表相连。
7.按照权利要求1所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，预热器采用管式加热的结构，预热器与高压釜连通的管路上采用保温棉进行保温。
8.按照权利要求1所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，还包括控制系统，控制系统设有控制柜开关、紧急开关、流量显示器、计算机一、温度显示器、压力显示器、计算机二、纳伏表、直流恒流电源，控制系统25中的计算机一与热电偶一、预热器、热电偶二、热电偶三、热电偶四、热电偶五、控制柜开关、紧急开关、流量显示器相连，控制系统中的计算机二与应力腐蚀系统的马达、计算机一、温度显示器、压力显示器、纳伏表、直流恒流电源相连。
9.按照权利要求1至8之一所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，该装置的使用方法包括如下步骤：
10.按照权利要求9所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，从应力腐蚀系统内排出的高温CO2依次经过换热器、冷却器、过滤器二、背压阀、气体处理系统，实现高温高压CO2的冷却、后处理与排放。
...【技术特征摘要】
1.一种动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，超纯co2气瓶通过管路伸至应力腐蚀系统的倒置高压釜内腔下部，所述管路上依次设置阀门、减压阀、过滤器一、超临界流体泵、质量流量计、压力表一、热电偶一、换热器、预热器、热电偶二、进气口阀门，所述管路进入换热器的一端沿水平方向伸至换热器内腔上部并依次向下弯折、水平弯折和向上弯折伸出换热器的上端；热电偶一安装于预热器的进口端管路上，热电偶二安装于预热器的出口端管路上，预热器的出口端管路连接高压釜；
2.按照权利要求1所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，应力腐蚀系统包括加载系统框架、液压泵、液压缸、高压釜固定板、滑杆、高压釜、上限位、下限位、马达、拉伸轴、导线支架，具体结构如下：
3.按照权利要求2所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，高压釜由耐蚀625镍基高温合金制成，并设有加热装置。
4.按照权利要求2所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，液压泵和液压缸通过带动安装在高压釜固定板上的高压釜沿滑杆升降，上限位和下限位约束高压釜固定板升起与落下的位置。
5.按照权利要求2所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征在于，马达与控制系统的计算机二相连，控制系统通过计算机二驱动拉伸轴对高压釜内的ct试样进行加载。
6.按照权利要求2所述的动态高温高压超临界二氧化碳应力腐蚀试验装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：明洪亮，吴斌，石珅，王俭秋，韩恩厚，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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