電化學(xué)測(cè)量方式的電站流動(dòng)加速腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)管路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電站給水疏水系統(tǒng)流動(dòng)加速腐蝕領(lǐng)域，具體涉及一種電化學(xué)測(cè)量方式的電站流動(dòng)加速腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)管路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)超臨界機(jī)組的給水系統(tǒng)管線大多是采用碳鋼制造而成，而當(dāng)給水處理方式為還原性全揮發(fā)的條件下，碳鋼表面會(huì)形成雙層的磁性氧化鐵薄膜，流動(dòng)加速腐蝕是會(huì)造成管件局部減薄，腐蝕速率高達(dá)0.3mm/a (邵飛，張世鑫.流動(dòng)加速腐蝕對(duì)發(fā)電廠的影響[J].能源與節(jié)能，2014(9):22-23.)。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，失效器件很可能會(huì)突然破裂，導(dǎo)致高溫液體和蒸汽外泄，將損壞周圍的設(shè)備，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成人員的傷亡(劉飛華，羅坤杰，李巖.流動(dòng)加速腐蝕機(jī)理及其影響因素[C].The 6th China Corros1nConference, 2011:561-565.)。因此有效的防止電站流動(dòng)加速腐蝕已經(jīng)成為火電及核電領(lǐng)域重點(diǎn)研究課題。
[0003]為了研究FAC的復(fù)雜機(jī)理，研究者們針對(duì)不同的方面分別建立出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。如 S.Delaunay 等(Delaunay S，Mansour C，Pavageau E M, et al.Format1n anddeposit1n of iron oxides on stainless steel and carbon steel in condit1nsof secondary circuits of pressurized water reactors[J].Corros1n, 2011,67(1): 015003-1-015003-10.)設(shè)計(jì)了 F0RTRAND循環(huán)回路來(lái)研究核電站給水系統(tǒng)垢污的形成及轉(zhuǎn)移機(jī)理。EPRI 機(jī)構(gòu)(Machiels A, Munson D.Residual Chromium Effectson Flow-Accelerated Corros1n of Carbon Steel[J].Electric Power ResearchInstitute, EPRI Report TR-1011837, Palo Alto, CA, 2006.)建立了 CIROCO 回路用來(lái)研究碳鋼中Cr的含量對(duì)FAC的影響。我國(guó)對(duì)于FAC的機(jī)理研究才剛剛起步，實(shí)驗(yàn)臺(tái)架也比較缺乏。上海交通大學(xué)的伊成龍等(伊成龍.核電廠二回路管道流動(dòng)加速腐蝕性能研究[D]:[碩士學(xué)位論文].上海:上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，2012.)建立了核電站二回路模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)分析不同成分材料在不同工況下的FAC性能曲線。但是，由于傳統(tǒng)的FAC實(shí)驗(yàn)臺(tái)都是通過失重法來(lái)對(duì)碳鋼的腐蝕速率進(jìn)行測(cè)量，而這需要進(jìn)行長(zhǎng)期的暴露實(shí)驗(yàn)，通常為I至2個(gè)月。因此，亟需尋找時(shí)間短又不失精確的腐蝕速率測(cè)量方式。
[0004]可見，針對(duì)上述不足，設(shè)計(jì)一套原位電化學(xué)測(cè)量方式的電站流動(dòng)加速腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)管路裝置已成為亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種電化學(xué)測(cè)量方式的電站流動(dòng)加速腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)管路裝置，通過在實(shí)驗(yàn)段管路壁面上嵌入工作電極，采用電化學(xué)測(cè)量方法監(jiān)測(cè)管段內(nèi)壁的腐蝕，能夠真實(shí)的反映工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的流動(dòng)狀態(tài)及流動(dòng)腐蝕。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的電化學(xué)測(cè)量方式的電站流動(dòng)加速腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)管路裝置，包括水箱和連接于水箱上的實(shí)驗(yàn)管路，所述水箱上安裝有溫度控制模塊、壓力控制模塊、流量控制模塊、介質(zhì)含氧量控制模塊和PH控制模塊，所述實(shí)驗(yàn)段管路壁面上嵌入有用于監(jiān)測(cè)管段內(nèi)壁腐蝕的工作電極。
[0007]具體地，所述溫度控制模塊包括與水箱中流體介質(zhì)相接觸的電加熱管，以及與電加熱管控制連接的熱電偶和智能溫度控制儀表。介質(zhì)的溫度信號(hào)由熱電偶測(cè)量并且反饋給智能溫度控制儀表，儀表根據(jù)測(cè)量溫度和目標(biāo)溫度之差再對(duì)電加熱管進(jìn)行控制。
[0008]具體地，所述壓力控制模塊包括與水箱相連的高純氮?dú)馄浚龈呒兊獨(dú)馄颗c水箱之間串聯(lián)有調(diào)壓閥，所述水箱的頂部具有用于排出多余空氣的排氣閥。將高純氮?dú)馔ㄟ^通過調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)從高純氮?dú)馄砍淙胨?，水箱中的多余空氣從排氣閥中流出。實(shí)驗(yàn)介質(zhì)液面壓力通過調(diào)壓閥控制。
[0009]具體地，所述流量控制模塊包括耐腐蝕栗、變頻柜和渦輪流量計(jì)。流體從水箱中流出，經(jīng)過耐腐蝕栗提升壓力，耐腐蝕栗通過變頻柜變換栗的頻率來(lái)進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)顯示型的渦輪流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)定，通過測(cè)定數(shù)據(jù)對(duì)變頻柜進(jìn)行反饋從而達(dá)到目標(biāo)流量。
[0010]具體地，所述介質(zhì)含氧量控制模塊包括溶氧儀和氮?dú)馄俊牡獨(dú)馄砍淙敫呒兊獨(dú)鈱?duì)介質(zhì)進(jìn)行除氧，溶氧儀8用于測(cè)量水箱I內(nèi)流體介質(zhì)的含氧量，當(dāng)含氧量達(dá)到要求時(shí)，停止氮?dú)獾某淙搿?br>[0011 ] 具體地，所述pH控制模塊包括安裝于水箱頂部的注射器和底部的Cpvc管段，所述Cpvc管段上安裝有Cpvc球閥，所述注射器內(nèi)含有實(shí)驗(yàn)介質(zhì)。將Cpvc管段焊接于水箱底部，通過加裝Cpvc球閥控制流體的流出，用于流體PH值樣本的取樣，介質(zhì)樣本通過實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)進(jìn)行精確測(cè)量，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)用含實(shí)驗(yàn)介質(zhì)的注射器18來(lái)調(diào)節(jié)水箱I中流體的pH值。
[0012]具體地，所述管路上具有腐蝕測(cè)試段，所述腐蝕測(cè)試端上依次安裝有依次排列的參比電極、工作電極和輔助電極。
[0013]具體地，所述腐蝕測(cè)試段包括水平管路腐蝕測(cè)試段和復(fù)雜流型管路腐蝕測(cè)試段，所述水平管路腐蝕測(cè)試段上的參比電極、工作電極和輔助電極指向管路的軸心并處于管路的橫斷面上；所述復(fù)雜流型管路腐蝕測(cè)試段上的參比電極、工作電極和輔助電極沿流體的流動(dòng)方向布設(shè)并處管路的縱剖面上。
[0014]本發(fā)明同時(shí)提出上述電化學(xué)測(cè)量方式的電站流動(dòng)加速腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)管路裝置的實(shí)驗(yàn)方法，包含以下步驟:
步驟1，通過高純氮?dú)馄繉?duì)水箱充入氮?dú)馐拐麄€(gè)循環(huán)系統(tǒng)保持除氧狀態(tài)；
步驟2，流體通過Cpvc管進(jìn)行pH樣本的取樣，并用實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定；
步驟3，通過智能溫控儀表、熱電偶和電加熱管一套溫控系統(tǒng)來(lái)達(dá)到介質(zhì)的目標(biāo)溫度；步驟4，打開閥門，流體流經(jīng)流量計(jì)和壓力表進(jìn)行流量和壓力的測(cè)定，再進(jìn)入水平管路腐蝕測(cè)試段，經(jīng)鑲嵌在管壁上的三電極系統(tǒng)反應(yīng)產(chǎn)生電化學(xué)信號(hào)通過電化學(xué)工作站進(jìn)行分析，得到工作電極的瞬時(shí)腐蝕速率；
步驟5，流體流過復(fù)雜流型管路腐蝕測(cè)試段，與水平管路腐蝕測(cè)試段同時(shí)產(chǎn)生電化學(xué)信號(hào)，水平管路腐蝕測(cè)試段的瞬時(shí)腐蝕速率作為復(fù)雜流型管路腐蝕測(cè)試段瞬時(shí)腐蝕速率的對(duì)比組。
[0015]使用時(shí)，首先通過高純氮?dú)馄繉?duì)水箱充入氮?dú)馐拐麄€(gè)循環(huán)系統(tǒng)保持除氧狀態(tài)，流體含氧量低至要求后，停止充入氮?dú)猓S后流體通過Cpvc管進(jìn)行pH樣本的取樣，并用實(shí)驗(yàn)室PH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。完成pH測(cè)定之后，通過智能溫控儀表、熱電偶和電加熱管一套溫控系統(tǒng)來(lái)達(dá)到介質(zhì)的目標(biāo)溫度。然后打開閥門，流體流經(jīng)流量計(jì)和壓力表進(jìn)行流量和壓力的測(cè)定，再進(jìn)入水平管路腐蝕測(cè)試段，經(jīng)鑲嵌在管壁上的三電極系統(tǒng)反應(yīng)產(chǎn)生電化學(xué)信號(hào)通過電化學(xué)工作站進(jìn)行分析，可以得到工作電極的瞬時(shí)腐蝕速率。隨后流體流過復(fù)雜流型管路腐蝕測(cè)試段，與水平管路腐蝕測(cè)試段同時(shí)產(chǎn)生電化學(xué)信號(hào)，水平管路腐蝕測(cè)試段的瞬時(shí)腐蝕速率作為復(fù)雜流型管路腐蝕測(cè)試段瞬時(shí)腐蝕速率的對(duì)比組。
[0016]有益效果:
1、本發(fā)明采用了電化學(xué)測(cè)量方法，可以瞬時(shí)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)電極的腐蝕速率，相比傳統(tǒng)電站腐蝕試驗(yàn)所采用的失重法要大大的縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
[0017]2、本發(fā)明通過在實(shí)驗(yàn)段管路壁面鑲嵌