高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置

技术领域

本公开涉及材料高温高压腐蚀试验技术领域，尤其是涉及一种高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环在核电领域极具应用前景，具有系统简单、结构紧凑、热效率高等优点，真实服役工况中超临界二氧化碳具有高温、高压、高流速等特点，高流速的超临界二氧化碳会加速金属材料的腐蚀，因此研究金属材料在高流速超临界二氧化碳环境下的腐蚀行为对核电领域有重大意义。

根据相关文献的记载，在30MPa，650℃，12～15m/s的高流速超临界二氧化碳的冲刷下，试验样品易产生振动，造成样品的变形及磨损，从而影响试验结果，目前并无相关研究、解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述或者其它方面的至少一种技术问题，本公开实施例提供一种高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置，能够在高流速超临界二氧化碳的冲刷下保持试样稳定不动，减小变形及摩擦对样品的影响，保证了实验数据的精准。

为了实现上述目的，本公开实施例提供一种高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置，包括：

筒体；

试样支架，包括一对半圆柱状的夹板，每个所述夹板的矩形侧面沿轴线方向开设有通槽，所述通槽的两个侧面向内凹陷形成两个相对的定位槽，其中，两个所述通槽共同限定出一个用于超临界二氧化碳流通的通道，所述定位槽适用于固定待测试的试样；

两个半圆形法兰，分别与两个所述夹板的一端连接，所述半圆形法兰适用于将所述夹板与所述筒体的一端连接；以及

固定件，为筒状结构，所述固定件被构造成套设在两个所述夹板的另一端且嵌在所述筒体的另一端内，所述固定件适用于对所述夹板进行径向定位。

根据本公开实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置，通过两个半圆形的非标法兰完成式样支架与筒体的连接固定，通过筒体内侧的定位槽固定试样，配合筒体另一端的固定件，能够使得试样在高速流动的超临界二氧化碳中保持稳定，防止试样发生振动，降低样品变形以及磨损的风险。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置剖视图；

图2是图1所示的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的局部结构放大示意图；

图3是图1所示的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的另一局部结构放大示意图；

图4是根据本公开的示例性实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的试样支架的侧视图；

图5是根据本公开的示例性实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的试样支架剖视图；以及

图6是根据本公开的示例性实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的固定件的立体图。

上述附图中，附图标记含义具体如下：

1-试样；

2-筒体；

3-试样支架；

301-夹板；

302-通槽；

303-定位槽；

4-半圆形法兰；

5-固定件；

6-台阶状结构；

7-进气端头；

8-排气端头；以及

9-法兰。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。

但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”表明了特征、步骤、操作的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

图1是根据本公开的示例性实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置剖视图；图2是图1所示的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的局部结构放大示意图。

根据本公开一个方面的实施例，提供了一种高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置，如图1和图2所示，测试装置包括：筒体2、试样支架3、半圆形法兰4和固定件5。试样支架3包括一对半圆柱状的夹板301，每个夹板301的矩形侧面沿轴线方向开设有通槽302，通槽302的两个侧面向内凹陷形成两个相对的定位槽303，其中，两个通槽302共同限定出一个用于超临界二氧化碳流通的通道，定位槽303适用于固定待测试的试样1。两个半圆形法兰4分别与两个夹板301的一端连接，半圆形法兰4用于将夹板301与筒体2的一端连接。固定件5为筒状结构，固定件5被构造成套设在两个夹板301的另一端且嵌在筒体2的另一端内，固定件5适用于对夹板301进行径向定位。

在本实施例中，通过两个半圆形的非标法兰完成式样支架3与筒体2的连接固定，通过筒体2内侧的定位槽303固定试样1，配合筒体2另一端的固定件5，能够使得试样1在高速流动的超临界二氧化碳中保持稳定，防止试样1发生振动，降低试样1变形以及磨损的风险。

根据本公开的一些实施例，筒体2为高流速超临界二氧化碳冲刷试验的主体结构，由具有一定强度的材质制作而成，例如金属、合金、陶瓷等，以使筒体2具有高强度、耐腐蚀、耐高温的特性。

根据本公开的一些实施例，试样支架3适用于固定和夹持试样1，并与试样1整体放置在筒体2中，在高度超临界二氧化碳流体中对试样1进行轴向和径向的固定。

图3是图1所示的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的另一局部结构放大示意图；图4是根据本公开的示例性实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的试样支架的侧视图；图5是根据本公开的示例性实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的试样支架剖视图。

根据本公开的一些实施例，如图3至图5所示，筒体2的一端的内侧壁向内凹陷形成台阶状结构6，台阶状结构6的台面上沿筒体2轴线方向设置有螺纹孔，两个半圆形法兰4嵌设在台阶状结构6内并通过螺栓与筒体2连接。

根据本公开的一些实施例，测试装置还包括：进气端头7和排气端头8。

根据本公开的一些实施例，进气端头7与筒体的一端连接，进气端头适用于输入超临界二氧化碳。

根据本公开的一些实施例，排气端头8与筒体的另一端连接，排气端头适用于输出超临界二氧化碳。

根据本公开可选的一些实施例，试样支架3由金属、合金、陶瓷等材质制作而成。

根据本公开可选的一些实施例，试样支架3整体放置在筒体2内，试样支架3适用于对试样1进行固定，防止试样1在高流速超临界二氧化碳的冲刷变形、振动。

根据本公开的一些实施例，进气端头与筒体之间、排气端头与筒体2之间均通过法兰9密封连接。可选的，法兰9为整体法兰。

根据本公开可选的一些实施例，进气端头7与筒体2之间密封连接，排气端头8与筒体2之间密封连接，以保持流经筒体2的二氧化碳的压力以及状态。进气端头7与高流速超临界二氧化碳源连接，也即，二氧化碳经过加热、加压等工序后达到预设工况，然后通过进气端头7输入到筒体2内，再对筒体2内的待测试的试样1进行腐蚀、冲刷后从排气端头8输出。其中，整个测试系统还包括温度测量组件(例如热电偶)、流量计、压力计等监测装置，上述监测装置与本申请的创新点没有直接的关联关系，且其功能、结构、连接方式较为常见，在此不进行过多的赘述，本领域技术人员有能力知晓并实施。

根据本公开的一些实施例，定位槽303为弓形槽，两个弓形槽相对设置且圆心均在通槽的中轴线上。

在本实施例中，上、下两个定位槽303分别用于卡住待测试的试样1的上端和下端，以对试样1进行轴向的限定。

根据本公开可选的一些实施例，上、下两个定位槽303的弧顶之间的间距等于待检测的试样1的高度，以使得试样1完全贴合上、下两个定位槽303，以便于对试样1进行径向的限定。

根据本公开的一些实施例，定位槽303的数量为多组，多组定位槽303均匀、间隔地设置在通槽302中，以便于试样支架3同时对多个试样1进行测试。

根据本公开的一些实施例，定位槽303的弓高大于试样1直径的10％且小于30％，能够有效地对试样进行轴向以及径向的固定和限位。

图6是根据本公开的示例性实施例的高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的固定件的立体图。

如图6所示，根据本公开的一些实施例，固定件5为圆筒状结构，其内径与拼装完成的试样支架3的外径相同，固定件5的外径与筒体2的内径相等，以使固定件5能够相对于试样支架3、筒体2滑动。

在本实施例中，在完成试样支架3与待测试的试样1的组装后，将固定件5套设在试样支架3上再整体插入到筒体2中，最后完成半圆形法兰4的固定连接。

根据本公开可替换的一些实施例，固定件5包括两个结构相同的半部，两个半部拼接形成上述筒状结构。

在本实施例中，在完成试样支架3与待测试的试样1的组装后，直接将试样支架3插入到筒体2中，然后从筒体2的另一端分别插入两个半部，完成径向的固定。

可替换的一种方案，也可以在完成试样支架3与待测试的试样1的组装后，将试样支架3与一个半部同时插入到筒体2中，待该半部滑动至筒体2的另一端后，再插入另一个半部。

进一步的，在将试样支架3与一个半部同时插入到筒体2中时，略微保持筒体2呈一定的倾斜，以便于该半部顺利的滑动至筒体2的另一端。

根据本公开可选的一些实施例，两个夹板301通过对镍基材料钢棒进行切割并开槽制成。

根据本公开的一些实施例，固定件5的数量为多个，多个固定件5可滑动的套设在夹板301上。

在本实施例中，可以在试样支架3上连续/间隔地套设多个固定件5，以提高对式样支架3的径向固定效果。

根据本公开的一些实施例，高速流动超临界二氧化碳腐蚀试验的测试装置的使用包括操作1至操作6。

操作1，将试样支架的两个夹板相互靠近，将一个或多个试样让如一个或多个定位槽内，调整两个夹板的间距使得试样的两端分别贴靠两个定位槽。

操作2，将一个或多个固定件套在式样支架上。

操作3，将式样支架、试样和固定件的整体放入到筒体1内。

操作4，利用螺栓完成半圆形法兰与筒体一端的固定。

操作5，利用法兰将进气端头、排气端头与筒体密封连接。

操作6，通入超临界二氧化碳。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各零部件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，在本公开的具体实施例中，除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的尺寸、范围条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。