CN103513010A - 一种缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高温高压循环水环境下缝隙腐蚀试验领域，具体是一种实现高温高压水环境下缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置及使用方法。该人工缝隙装置中，上部试样与下部试样通过陶瓷螺栓同轴相连接，下部试样固定不动，上部试样可沿陶瓷螺栓自由旋转，通过上部试样的旋转角度控制旋进距离来控制缝隙宽度；为保证缝隙宽度不变，上部试样调整完成后，使用安装于上部试样背面陶瓷螺栓上的螺帽或弹簧来固定；旋转角度通过下部试样外侧的角度圆盘控制，旋进距离根据陶瓷螺栓螺距进行计算。本发明设计巧妙，操作简单方便，可满足高温高压水环境下材料缝隙腐蚀模拟试验研究的要求，并能精确控制模拟缝隙的尺寸。

Description

一种缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置及使用方法
技术领域
本发明涉及高温高压循环水环境下缝隙腐蚀试验领域，具体是一种实现高温高压水环境下缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置及使用方法。
背景技术
结构材料在高温高压水溶液环境下的缝隙腐蚀问题是许多工业领域面临的重要问题，典型的如：核电堆芯燃料元件与格架之间、蒸汽发生器传热管与管板支撑架之间的缝隙腐蚀问题等。实际运行经验表明，缝隙腐蚀是核电站设备材料环境失效的主要形式之一，研究金属材料在高温高压水中的缝隙腐蚀行为与机理，积累数据，对核电站的安全设计、运行和管理，具有重要意义。通常评价材料在常规环境(室温、低压)中的缝隙腐蚀行为可采用标准试样（如：GB13671-92、ASTM G48等）开展实验，构造缝隙的材料为聚四氟乙烯等。然而，这些材料无法在核电服役环境即300℃或以上的高温高压水溶液中使用。
国内外关于高温高压水溶液缝隙腐蚀研究中使用的缝隙装置的报道较少，没有相关的标准可供参考。因此，研制出可靠的适用于高温高压水环境中的模拟人工缝隙装置，对核电关键材料的缝隙腐蚀行为与机理的研究有至关重要的意义。
发明内容
本发的目的在于提供一种适用于高温高压水环境下缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置及其使用方法，解决现有高温高压水环境缝隙腐蚀研究过程中难以构造或模拟缝隙的问题。
本发明的技术方案是：
一种缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，该装置包括：陶瓷螺栓、螺帽或弹簧、上部试样、下部试样、角度圆盘，具体结构如下：
上部试样与下部试样通过陶瓷螺栓同轴相连接，下部试样固定不动，上部试样可沿陶瓷螺栓自由旋转，通过上部试样的旋转角度控制旋进距离来控制缝隙宽度；为保证缝隙宽度不变，上部试样调整完成后，使用安装于上部试样背面陶瓷螺栓上的螺帽或弹簧来固定；旋转角度通过下部试样外侧的角度圆盘控制，旋进距离根据陶瓷螺栓螺距进行计算。
所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，上部试样与下部试样之间构成的缝隙通过陶瓷螺栓来调整，上部试样与下部试样两部分贴紧后，通过上部试样旋转角度来精确控制模拟缝隙宽度。
所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，上部试样与下部试样均加工成圆柱形，上部试样根据陶瓷螺栓规格加工成可与陶瓷螺栓螺纹相配合的内螺纹通孔，下部试样根据陶瓷螺栓规格加工成深度为3～5个螺距的、可与陶瓷螺栓螺纹相配合的内螺纹孔。
所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，陶瓷螺栓选用氧化锆或氧化铝材料的螺栓。
所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，螺帽或弹簧选用与上部试样、下部试样相同材质的螺帽或弹簧。
所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，上部试样直径小于下部试样直径。
所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置的使用方法，具体操作步骤如下：
（1）将陶瓷螺栓清洗烘干，将螺帽或弹簧旋至陶瓷螺栓上半部分，将上部试样旋至陶瓷螺栓中间部分，将下部试样旋至陶瓷螺栓底部直至固定，将角度圆盘由下至上套入下部试样；
（2）将上部试样下旋至与下部试样完全紧贴，此时缝隙宽度为0；在上部试样上进行标记，标记点与角度圆盘的0刻度线对齐；
（3）固定陶瓷螺栓及下部试样，旋转上部试样至一定角度，具体角度通过角度圆盘读出，通过旋转角度及陶瓷螺栓螺距计算出缝隙宽度的具体数值；
（4）待步骤（3）完成后，将螺帽或弹簧下旋紧压上部试样，此过程中应将上部试样固定，防止螺帽或弹簧下旋过程中带动其旋转而影响缝隙宽度数值。
所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置的使用方法，角度圆盘套装于下部试样外侧，下部试样固定不动，通过旋转上部试样，控制上部试样与下部试样之间的缝隙宽度，上部试样的旋进角度与陶瓷螺栓的螺距进行换算即可得缝隙宽度。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种人工缝隙装置，其上部试样与下部试样通过陶瓷螺栓相连接，下部试样固定，上部试样可旋转，通过上部试样的旋转角度控制旋进距离来控制缝隙宽度。为保证缝隙宽度不变，上部试样调整完成后使用相同材质的螺帽或弹簧来固定。旋转角度通过角度圆盘控制，旋进距离根据陶瓷螺栓螺距进行计算。
2、本发明人工缝隙装置可以满足高温高压水环境下缝隙腐蚀模拟试验研究。
3、本发明选用氧化铝或氧化锆陶瓷螺栓作为构造缝隙的连接部件，耐高温高压水及酸碱腐蚀能力强，常温及高温下电绝缘性能好，高温下机械强度损失小，可保证长时间高温高压浸泡试验的进行。
4、本发明上部试样与下部试样构成的缝隙可通过陶瓷螺栓的螺距及旋转角度来控制缝隙宽度，上部试样与下部试样贴紧后，通过上部试样旋转角度来精确控制模拟缝隙宽度，从而实现缝隙宽度的精确调整及控制。
5、本发明结构简单、安装和拆卸容易、成本低廉、操作方便。
附图说明
图1(a)-图1(b)为本发明装置结构图。其中，图1(a)为主视图；图1(b)为俯视图。
图中：1-陶瓷螺栓；2-螺帽（或弹簧）；3-上部试样；4-下部试样；5-角度圆盘。
图2为本发明缝隙试验悬挂示意图；图中：6-高压釜；7-热缩管；8-缝隙试样（人工缝隙装置）；9-立柱。
图3(a)-图3(c)为高温高压水浸泡后缝隙腐蚀宏观形貌图。其中，图3(a)缝隙宽度0.05mm；图3(b)缝隙宽度0.125mm；图3(c)缝隙宽度0.5mm。
具体实施方式
如图1(a)-图1(b)所示，本发明高温高压水缝隙腐蚀模拟试验研究人工缝隙装置主要包括：陶瓷螺栓1、螺帽（或弹簧）2、上部试样3、下部试样4、角度圆盘5等，具体结构如下：
陶瓷螺栓1选用氧化锆或氧化铝材料，因其在高温高压水及酸碱等条件下耐腐蚀能力强，在常温及高温下电绝缘性能好，并且在高温下机械强度损失小。
将陶瓷螺栓1作为连接件将上部试样3与下部试样4同轴连接，其中下部试样4固定，上部试样3可自由旋转。
为保证缝隙宽度固定，防止上部试样3晃动带来缝隙宽度的变化，应在陶瓷螺栓1上、上部试样3背面加一螺帽（或弹簧）2进行固定。螺帽（或弹簧）2应选用与被测样品相同材料，防止发生电偶腐蚀。
角度圆盘5套装于下部试样4外侧，下部试样4固定不动，通过旋转上部试样3，控制上部试样3与下部试样4之间的缝隙宽度，上部试样3的旋进角度与陶瓷螺栓1的螺距进行换算即可得缝隙宽度。
为保证旋转后各方向的一致性，上部试样3与下部试样4均应加工成圆柱形。上部试样3与下部试样4的具体尺寸，根据试验所需缝隙腐蚀阳极与阴极面积比调整，但需使上部试样3直径小于下部试样4直径。
上部试样3加工成与陶瓷螺栓1螺纹相配合的内螺纹通孔。下部试样4加工成与陶瓷螺栓1螺纹相配合的内螺纹孔，内螺纹孔不宜过深，应为陶瓷螺栓1的3～5个螺距深。
如图1-图2所示，本发明高温高压水缝隙腐蚀模拟试验研究人工缝隙装置，具体操作步骤如下：
（1）将陶瓷螺栓1清洗烘干，将螺帽（或弹簧）2旋至陶瓷螺栓1上半部分，将上部试样3旋至陶瓷螺栓1中间部分，将下部试样4旋至螺栓1底部直至固定，将角度圆盘5由下至上套入下部试样4。
（2）将上部试样3下旋至与下部试样4完全紧贴，此时缝隙宽度为0。在上部试样3上进行标记，标记点与角度圆盘5的0刻度线对齐。
（3）固定陶瓷螺栓1及下部试样4，旋转上部试样3至一定角度，具体角度可通过角度圆盘5读出，通过旋转角度及陶瓷螺栓螺距计算出缝隙宽度的具体数值。
（4）待步骤（3）完成后，将螺帽（或弹簧）2下旋紧压上部试样3，此过程中应将上部试样3固定，防止螺帽（或弹簧）2向下旋转过程中带动其旋转而影响缝隙宽度数值。
实施例
在实施例中，螺帽2选用与被测样品相同的不锈钢材料，构造三种不同宽度的模拟缝隙试样，分别为0.05mm、0.125mm及0.5mm。选用的陶瓷螺栓1为标准M6氧化铝陶瓷螺栓，其螺距为1mm。上部试样3加工为高5mm、直径为Φ14mm圆柱，中心加工M6内螺纹通孔。下部试样4加工为高10mm、直径为Φ22mm圆柱，且一端中心加工5mm深的M6内螺纹。将各部分按前述安装操作步骤连接后，旋转上部试样3角度分别为18°、45°及180°。
则对应缝隙宽度换算为18/360×1mm=0.05mm、45/360×1mm=0.125mm及180/360×1mm=0.5mm。缝隙内阳极面积与缝隙外阴极面积比为π（72-32）/[π（112-32）+2π×11×10+π×112]≈1/11，满足发生缝隙腐蚀的小阳极大阴极要求。
如图2所示，安装完毕后用热缩管7将缝隙试样（人工缝隙装置）8固定在高压釜6的立柱9上，进行高温高压水浸泡试验。试验温度为300℃、压力为10MPa、浸泡时间为72h。浸泡结束后，取出试样将其与螺栓分离并用酒精清洗吹干待进一步试验观察。
试验后给出样品宏观形貌如图3(a)-图3(c)所示，可以看出，该装置构造的人工缝隙在试验条件下发生了缝隙腐蚀，上述实施例证明该人工缝隙模拟装置可靠，满足高温高压水环境中缝隙腐蚀模拟试验研究的要求。

Claims (8)

1.一种缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，其特征在于，该装置包括：陶瓷螺栓、螺帽或弹簧、上部试样、下部试样、角度圆盘，具体结构如下：
上部试样与下部试样通过陶瓷螺栓同轴相连接，下部试样固定不动，上部试样可沿陶瓷螺栓自由旋转，通过上部试样的旋转角度控制旋进距离来控制缝隙宽度；为保证缝隙宽度不变，上部试样调整完成后，使用安装于上部试样背面陶瓷螺栓上的螺帽或弹簧来固定；旋转角度通过下部试样外侧的角度圆盘控制，旋进距离根据陶瓷螺栓螺距进行计算。
2.按照权利要求1所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，其特征在于，上部试样与下部试样之间构成的缝隙通过陶瓷螺栓来调整，上部试样与下部试样两部分贴紧后，通过上部试样旋转角度来精确控制模拟缝隙宽度。
3.按照权利要求1所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，其特征在于，上部试样与下部试样均加工成圆柱形，上部试样根据陶瓷螺栓规格加工成可与陶瓷螺栓螺纹相配合的内螺纹通孔，下部试样根据陶瓷螺栓规格加工成深度为3～5个螺距的、可与陶瓷螺栓螺纹相配合的内螺纹孔。
4.按照权利要求1所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，其特征在于，陶瓷螺栓选用氧化锆或氧化铝材料的螺栓。
5.按照权利要求1所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，其特征在于，螺帽或弹簧选用与上部试样、下部试样相同材质的螺帽或弹簧。
6.按照权利要求1所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，其特征在于，上部试样直径小于下部试样直径。
7.一种权利要求1所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置的使用方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
（1）将陶瓷螺栓清洗烘干，将螺帽或弹簧旋至陶瓷螺栓上半部分，将上部试样旋至陶瓷螺栓中间部分，将下部试样旋至陶瓷螺栓底部直至固定，将角度圆盘由下至上套入下部试样；
（2）将上部试样下旋至与下部试样完全紧贴，此时缝隙宽度为0；在上部试样上进行标记，标记点与角度圆盘的0刻度线对齐；
（3）固定陶瓷螺栓及下部试样，旋转上部试样至一定角度，具体角度通过角度圆盘读出，通过旋转角度及陶瓷螺栓螺距计算出缝隙宽度的具体数值；
（4）待步骤（3）完成后，将螺帽或弹簧下旋紧压上部试样，此过程中应将上部试样固定，防止螺帽或弹簧下旋过程中带动其旋转而影响缝隙宽度数值。
8.按照权利要求7所述的缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置的使用方法，其特征在于，角度圆盘套装于下部试样外侧，下部试样固定不动，通过旋转上部试样，控制上部试样与下部试样之间的缝隙宽度，上部试样的旋进角度与陶瓷螺栓的螺距进行换算即可得缝隙宽度。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110044810A (zh) * 2019-03-28 2019-07-23 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种用于模拟深海环境下缝隙腐蚀研究的人工缝隙装置
CN110208177A (zh) * 2019-06-21 2019-09-06 中国特种设备检测研究院 电化学实验装置
CN111307707A (zh) * 2020-04-02 2020-06-19 中国科学院海洋研究所 一种可原位实时调控缝隙尺寸的缝隙腐蚀实验装置及方法
CN111579471A (zh) * 2020-05-27 2020-08-25 中国石油天然气集团有限公司 实现材料在应力与缝隙作用下的腐蚀性能测试装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4285232A (en) * 1980-03-20 1981-08-25 Pulp And Paper Research Institute Of Canada Monitor assembly for electrochemical corrosion protection of stainless steel bleach plant washers
JPH06194303A (ja) * 1992-12-24 1994-07-15 Hitachi Ltd すき間腐食の評価装置
CN102019241A (zh) * 2010-10-22 2011-04-20 山东大学 一种超临界流体纳微米材料制备用组合喷嘴
CN202433287U (zh) * 2011-12-27 2012-09-12 宝山钢铁股份有限公司 一种油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4285232A (en) * 1980-03-20 1981-08-25 Pulp And Paper Research Institute Of Canada Monitor assembly for electrochemical corrosion protection of stainless steel bleach plant washers
JPH06194303A (ja) * 1992-12-24 1994-07-15 Hitachi Ltd すき間腐食の評価装置
CN102019241A (zh) * 2010-10-22 2011-04-20 山东大学 一种超临界流体纳微米材料制备用组合喷嘴
CN202433287U (zh) * 2011-12-27 2012-09-12 宝山钢铁股份有限公司 一种油井管螺纹接头缝隙腐蚀模拟试验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李美英 等: "两种典型不锈钢的缝隙腐蚀敏感性对比研究", 《当代化工》, vol. 37, no. 2, 30 April 2008 (2008-04-30), pages 119 - 121 *
郎宇平 等: "超级高氮奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能及氮的影响", 《钢铁研究学报》, vol. 13, no. 1, 28 February 2001 (2001-02-28), pages 30 - 35 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110044810A (zh) * 2019-03-28 2019-07-23 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种用于模拟深海环境下缝隙腐蚀研究的人工缝隙装置
CN110044810B (zh) * 2019-03-28 2021-12-31 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种用于模拟深海环境下缝隙腐蚀研究的人工缝隙装置
CN110208177A (zh) * 2019-06-21 2019-09-06 中国特种设备检测研究院 电化学实验装置
CN110208177B (zh) * 2019-06-21 2021-06-11 中国特种设备检测研究院 电化学实验装置
CN111307707A (zh) * 2020-04-02 2020-06-19 中国科学院海洋研究所 一种可原位实时调控缝隙尺寸的缝隙腐蚀实验装置及方法
CN111579471A (zh) * 2020-05-27 2020-08-25 中国石油天然气集团有限公司 实现材料在应力与缝隙作用下的腐蚀性能测试装置及方法

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