流动加速腐蚀试验装置及其使用方法与流程

本发明涉及加速腐蚀研究领域，具体地，涉及流动加速腐蚀试验装置及其使用方法,尤其涉及核电站二回路管道流动加速腐蚀研究方案。

背景技术：

核电厂二回路系统中有许多管道，包括凝结水管道和危机疏水管道等，它们一般采用碳钢或含铬碳钢制造，受到高温高压水的腐蚀和流动加速腐蚀(FAC)作用，其管壁厚度的减薄对管路的安全运行是一个严重的潜在威胁。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种流动加速腐蚀试验装置及其使用方法。

根据本发明提供的一种流动加速腐蚀试验装置，包括：回路；

回路中依次设置有加热水箱、离心循环泵、截止阀、涡轮流量计、第一测试段、第二测试段、观察窗段、第三测试段；

在回路中，压力表、温度传感器均设置在第一测试段与第二测试段之间。

优选地，第一测试段为弯头测试段，第二测试段为变径测试段，第三测试段为三通测试段；

三通测试段的第一端连接观察窗段；

三通测试段的第二端通过第一回路支路连接加热水箱；

三通测试段的第三端通过第二回路支路连接加热水箱；

在第二回路支路上，由上游至下游方向，设置有截止阀、涡轮流量计、压力表。

优选地，加热水箱安装有加热器、温度传感器、放水阀，气瓶、气体调节阀、稳压水箱、加热水箱依次连接；

化学调节水箱通过进水泵连接稳压水箱；进水泵与加热水箱之间的管路上连接有取样阀。

优选地，加热水箱通过加热器和气体调节阀，将回路维持在恒定压力与温度；回流中的工质以恒定的流速流动；

优选地，第一测试段、第二测试段、第三测试段的材质为二回路管道钢，回路中的其它段的材质为不锈钢管。

根据本发明提供的一种上述的流动加速腐蚀试验装置的使用方法，通过回路中的压力传感器和温度传感器采集压力信息和温度信息，并进行监测；

通过取样阀取得水样，进行PH值、氧含量、电导率的测量；

每次在回路运行设定时间后，用测厚仪测得第一测试段、第二测试段、第三测试段的管壁厚度，得到实验过程中管壁的减薄速率；

在试验完成后，将第一测试段、第二测试段、第三测试段取出，通过电镜扫描的方式探知试验段内壁的表面形貌。

优选地，通过向回路中加入联氨N₂H₄，调节回路中工质的PH值及氧含量。

优选地，通过在稳压水罐内设置测点得到液位。

优选地，每次用测厚仪测量第一测试段、第二测试段、第三测试段管壁厚度时，第一测试段、第二测试段、第三测试段处于相同的状态下。

优选地，所述相同的状态包括回路工质温度压力一致、每次测量的位置保持一致。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明针对反应堆常规岛管道材质的腐蚀问题而开展，着重研究二回路系统管道因流动加速腐蚀而导致的管道厚度减薄规律，为核电厂管道寿命评估和安全运行打下基础。

2、选用微型厚度测量探头，通过标记测试位置，保持每次测量的位置一致，精确得到管壁厚度随腐蚀时间的变化。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的流动加速腐蚀试验装置的试验回路示意图。

图2为本发明提供的流动加速腐蚀试验装置的试验回路俯视图。

图中：

1-加热水箱及加热器 11-化学调节水箱

2-离心循环泵 12-放水阀

3-涡轮流量计 13-取样阀

4-弯头测试段 14-截止阀

5-变径测试段 15-温度传感器

6-压力表 16-气体调节阀

7-观察窗段

8-三通测试段

9-稳压水箱

10-进水泵

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种流动加速腐蚀试验装置，包括：回路；回路中依次设置有加热水箱、离心循环泵、截止阀、涡轮流量计、第一测试段、第二测试段、观察窗段、第三测试段；加热水箱连接稳压水箱；在回路中，压力表、温度传感器均设置在第一测试段与第二测试段之间。第一测试段为弯头测试段，第二测试段为变径测试段，第三测试段为三通测试段；三通测试段的第一端连接观察窗段；三通测试段的第二端通过第一回路支路连接加热水箱；三通测试段的第三端通过第二回路支路连接加热水箱；在第二回路支路上，由上游至下游方向，设置有截止阀、涡轮流量计、压力表。

加热水箱安装有加热器、温度传感器、放水阀；与气瓶、气体调节阀、稳压水箱依次连接；化学调节水箱通过进水泵连接稳压水箱；进水泵与加热水箱之间的管路上连接有取样阀。稳压水箱连接气体调节阀，将回路维持在恒定压力；回流中的工质以恒定的流速流动；第一测试段、第二测试段、第三测试段的材质为二回路管道钢，回路中的其它段的材质为不锈钢管。

根据本发明提供的一种上述的流动加速腐蚀试验装置的使用方法，通过回路中的压力传感器和温度传感器采集压力信息和温度信息，并进行监测；通过取样阀取得水样，进行PH值、氧含量、电导率的测量；每次在回路运行设定时间后，用测厚仪测得第一测试段、第二测试段、第三测试段的管壁厚度，得到实验过程中管壁的减薄速率；在试验完成后，将第一测试段、第二测试段、第三测试段取出，通过电镜扫描的方式探知试验段内壁的表面形貌。通过向回路中加入联氨N₂H₄，调节回路中工质的PH值及氧含量。通过在稳压水罐内设置测点得到液位。每次用测厚仪测量第一测试段、第二测试段、第三测试段管壁厚度时，第一测试段、第二测试段、第三测试段处于相同的状态下。所述相同的状态包括回路工质温度压力一致、每次测量的位置保持一致。

下面对本发明进行更为具体的说明。

根据本发明提供的流动加速腐蚀试验装置，可以作为模拟核电站二回路主给水管道工况的实验系统。所述流动加速腐蚀试验装置，优选地模拟核电站二回路主给水管道系统。

所述流动加速腐蚀试验装置包括三个试验段以及连接这三个试验段的管道、主泵、稳压水箱、加热水箱、气瓶、压力传感器和温度传感器若干，如图1所示。

在所述流动加速腐蚀试验装置中，氮气瓶经气体调节阀连接稳压水箱，以将回路维持在恒定压力；通过加热器将回路维持在恒定温度。

回路中单相水在离心循环泵的驱动下以恒定的流速在回路中流动；在回路中布置若干压力传感器和温度传感器，压力传感器、温度传感器分别将压力、温度信号传输到电脑主机实现实时监测，并可通过取样阀取得适量的水样，进行PH值、氧含量、电导率的测量。

每次在运行一定时间之后，用测厚仪测得实验段特定位置的管壁厚度，得到实验过程中管壁的减薄速率。

在试验完成之后，将试验段取出，通过电镜扫描的方式探知试验段内壁的表面形貌。

通过本发明能够有助于研究二回路系统管道因流动加速腐蚀而导致的管道厚度减薄规律。

(1)通过设计建造专用FAC(流动加速腐蚀，Flow Accelerated Corrosion)试验回路，模拟二回路典型工况试验，在回路中设置二回路管道材料测试段，测试材料在高温高压流体流动状态下的腐蚀机理和减薄规律。测试采用去离子水，经过水化学性能测试后，试验前注入加热水箱。

(2)通过观察测试段材料的管壁厚度随流速、时间的变化，了解管壁厚度减薄的规律，了解不同流速管壁减薄速率的影响，分析管道FAC腐蚀速率与环境工况参数的关系。

(3)对FAC比较严重的测试段进行局部分解，应用扫描电子显微(SEM)和X射线衍射分析(XRD)等手段，对测试段材料进行分析，了解管路材料FAC腐蚀产物形貌和化学成分，对其腐蚀机理进行深入分析。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。