CN108051321A - 一种包壳管内压爆破试验装置及其试验方法 - Google Patents

一种包壳管内压爆破试验装置及其试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包壳管内压爆破试验装置，包括第一介质源、第二介质源、真空加热装置、设置在真空加热装置中的包壳管、与第一介质源和第二介质源连接且与包壳管连通将压力介质输送至包壳管的压力介质输送管道、设置在真空加热装置上探测包壳管温度的至少一个温度探测头、设置在真空加热装置上的压力释放装置以及与真空加热装置和压力介质输送管道连接控制真空加热装置加热和控制压力介质输送管道输送介质的控制装置；控制装置包括在第一温度下控制压力介质输送管道输送第一介质的第一模式；以及在第二温度下控制压力输送管道输送第二介质的第二模式。该包壳管内压爆破试验装置可用于模拟测量包壳管在核电站发生事故工况高温、高压环境中的承压能力。

Description

一种包壳管内压爆破试验装置及其试验方法
技术领域
本发明涉及试验装置，更具体地说，涉及一种试验装置及其试验方法。
背景技术
核燃料包壳管是核反应堆安全的第一道屏障，能够保证在长期运行条件下包容芯块核裂变产生的放射性裂变产物，不产生放射性物质的泄露。锆合金包壳管具有强度高，耐腐蚀性能好，中子吸收截面低等特点，是核电站应用最为广泛的包壳材料。但锆合金包壳管也有其自身的缺陷，当电站发生一回路失水或全场断电事故时，包壳管温度迅速上升，与水蒸气发生剧烈的化学反应，所产生的氢积累在安全壳内，进而引起氢爆，导致大量放射性物质释放到环境中，污染环境，危害人类身体健康，因此研制出新一代包壳材料，提高其在事故工况下对放射性裂变产物的包容能力是未来核电发展的重要方向之一。
事故容错燃料包壳管是日本福岛事故后国际核安全组织所提出的新一代包壳管，要求能承受高温、高压及交变应力等复杂严峻工况，消除在事故工况下产生氢爆的可能性，确保在事故工况下对放射性裂变产物的包容能力。当核电站发生一回路失水或全场断电事故时，包壳管温度不能及时被冷却剂带走，温度迅速上升，一方面，包壳管强度会随温度升高而迅速降低；另一方面由气体状态方程PV＝nRT(P气体压强；V气体体积；n气体的物质的量；R气体常量；T体系温度)可知，当包壳管内气体量不变时，温度升高，包壳管内压力迅速升高，两方面综合作用，导致包壳管破了，释放放射性裂变产物，污染环境。因此开展内压爆破实验，以评价事故容错燃料包壳管在高温、高压环境中保持自身完整性的能力是衡量其能否入堆服役的重要标准之一。
目前，核电行业用内压爆破试验机主要是针对现役压水堆用锆合金包壳管设计，通常采用液态介质加压爆破模式，压力介质为高温硅油，温度参数为室温～400℃，为防止包壳管氧化，炉内真空度＜10-3Pa。该内压爆破试验机能够较好的模拟400℃以下锆合金包壳管的承压能力，计算获得包壳管的周向强度。但是高温硅油主要成分为聚硅氧烷，在温度超过400℃时，成分会被分解破坏，一方面，分解过后的高温硅油会导致加压过程中压力失稳，产生压力波动，影响测量的准确性，且在严重分解的情况下无法实现包壳管的持续有效增压；另一方面，分解后的高温硅油会产生大量的碳，附着在包壳管内壁，在高温情况下会与包壳管反应，导致包壳管性能变化，影响测量准确性。
对于事故容错燃料包壳管，内压爆破试验参数主要参考包壳管在事故工况下的温度和压力状态，温度参数为室温～1200℃，为防止包壳管氧化，炉内真空度＜10-3Pa。可以看出，当前的内压爆破设备远不能满足事故容错燃料包壳管的测试参数要求，主要原因是目前核行业内要爆破试验机为单一液态介质加压爆破系统，加热炉加热温度低，压力介质为高温硅油，无法实现高温(＞400℃)内压爆破。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种能够解决无法实现高温(＞400℃)内压爆破，无法模拟测量事故容错包壳管在核电站发生事故工况后，高温、高压环境中的承压能力的试验装置及其试验方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种包壳管内压爆破试验装置，包括第一介质源、第二介质源、真空加热装置、设置在所述真空加热装置中的包壳管、与所述第一介质源和所述第二介质源连接且与所述包壳管连通将压力介质输送至所述包壳管的压力介质输送管道、设置在所述真空加热装置上探测所述包壳管温度的至少一个温度探测头、设置在所述真空加热装置上的压力释放装置以及与所述真空加热装置和所述压力介质输送管道连接控制所述真空加热装置加热和控制压力介质输送管道输送介质的控制装置；
所述控制装置包括在第一温度下控制所述压力介质输送管道输送第一介质的第一模式；以及在第二温度下控制所述压力输送管道输送第二介质的第二模式。
优选地，所述第一介质源为液态介质源；所述第二介质源为气态介质源；
所述第一模式包括液态介质爆破模式；
所述第二模式包括气态介质爆破模式；
所述第一温度低于所述液态介质分解的温度；
所述第二温度高于所述液态介质分解的温度。
优选地，所述液态压力介质包括高温硅油；
所述气态压力介质包括惰性气体；
所述第一温度低于400℃；
所述第二温度高于400℃。
优选地，所述真空加热装置包括加热炉、设置在所述加热炉上的真空密封组件、设置在所述加热炉中的陶瓷基座、以及设置在所述陶瓷基座上的至少一段加热体；
所述包壳管设置在所述加热体中。
优选地，所述加热体为钼丝；
所述至少一段加热体包括依次设置的第一段加热体、第二段加热体、以及第三段加热体；
至少一个温度探测头包括设置在所述第一段加热体上的第一温度探测头、设置在所述第二加热体上的第二段探测头以及设置在所述第三段加热体上的第三温度探测头。
优选地，所述加热炉上设有供所述压力介质输送管道伸入与所述包壳管连接的第一开口；所述真空密封组件设置在所述第一开口处；
所述真空密封组件包括设置在所述第一开口上的真空法兰、以及固定所述真空法兰的真空密封快夹；
所述压力介质输送管道通过所述真空密封快夹固定设置。
优选地，所述包壳管内压爆破试验装置还包括套设在所述包壳管外围且位于所述陶瓷基座中的防护组件；
所述压力介质输送管道设置在所述防护组件的一端；
所述压力介质释放装置设置在所述防护组件的另一端。
优选地，所述防护组件包括套设在所述包壳管外围的防护套筒、以及设置在所述防护套筒两端以进行密封防止泄压的第一密封堵头和第二密封堵头；
所述压力释放装置包括与所述防护套筒连接且从所述真空加热装置伸出的压力介质释放管道以及所述压力介质释放管道连通以输送气态介质的气态压力介质释放阀以及与所述压力介质释放管道连通以输送液态介质的液体压力释放阀。
本发明还构造一种包壳管内压爆破试验方法，采用本发明所述的包壳管内压爆破试验装置，包括以下步骤：
S1、在设定第一温度T1下，向所述包壳管注入第一介质，并记录包壳管爆破时的压力P1；
S2、在设定第二温度T2下，向所述包壳管注入第二介质，并记录包壳管爆破时的压力P2；
S3、获取包壳管的周向应力，并评估所述包壳管的承压能力；
所述第一介质为液态介质；所述第二介质为气态介质；所述第一温度T1低于所述液态介质分解的温度；所述第二温度T2高于所述液态介质分解的温度。
优选地，所述S1还包括以下步骤：
S1.1、加入液态介质至所述包壳管，安装所述包壳管内压爆破试验装置，并保证其气密性；
S1.2、启动双动力真空抽取系统对所述包壳管内压爆破试验装置抽真空；并获取所述包壳管内压爆破试验装置真空度，判断所述真空度是否达到10-3Pa数量级；
S1.3、若是，加热所述包壳管至温度达到设定的所述第一温度T1；
若否：重复步骤S1.2-S1.3；
S1.4、获取所述包壳管的温度T，并判断所述温度T是否等于所述温度值T1；
S1.5、若是，对所述包壳管进行保温，并泵入液态介质以升压，直至所述包壳管破裂；
若否，继续加热所述包壳管，并重复S1.4-S1.5；
所述S2包括以下步骤：
S2.1、加入气态介质至所述包壳管，安装所述包壳管内压爆破试验装置，并保证其气密性；
S2.2、启动双动力真空抽取系统对所述包壳管内压爆破试验装置抽真空；并获取所述包壳管内压爆破试验装置真空度，判断所述真空度是否达到10-3Pa数量级；
S2.3、若是，加热所述包壳管至温度达到设定的所述第二温度T2；
若否：重复步骤S2.2-S2.3；
S2.4、获取所述包壳管的温度T，并判断所述温度T是否等于所述温度值T2；
S2.5、若是，对所述包壳管进行保温，并泵入气态介质以升压，直至所述包壳管破裂；
若否，继续加热所述包壳管，并重复S2.4-S2.5。
实施本发明的包壳管内压爆破试验装置及其试验方法，具有以下有益效果：该包壳管内压爆破试验装置，通过与第一介质源和第二介质源连接的压力介质输送管道向该真空加热装置中的包壳管输送压力介质使得该包壳管爆破，还有通过至少一个温度探测头能够实时探测该包壳管的温度，通过压力释放装置能够便于该真空加热装置释放压力，通过在控制装置设置第一模式和第二模式，使得该压力介质输送管道能够在第一温度下输送第一介质进行升压爆破，在第二温度下输送第二介质进行升压爆破。可见，该包壳管内压爆破试验装置为一种能够实现高温，高真空，升压速度可控的内压爆破试验装置，可用于模拟测量事故容错燃料包壳管在核电站发生事故工况后，高温、高压环境中的承压能力，为事故容错燃料包壳管在事故工况下安全性能评估提供重要的数据参考。
该包壳管内压爆破试验方法，通过采用本发明的包壳管内压爆破试验装置，其能够在不同温度下，向包壳管注入不同介质，进行升压爆破，适用于不同温度的事故工况，尤其适用于高温(＞400℃)的内压爆破。该包壳管内压爆破试验方法操作简便，适用范围广。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明包壳管内压爆破试验装置的剖视图；
图2是本发明包壳管内压爆破试验方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1示出了本发明包壳管内压爆破试验装置的一个优选实施例，
该包壳管内压爆破试验装置为一种能够实现高温，高真空，升压速度可控的内压爆破试验装置，可用于模拟测量事故容错包壳管在核电站发生事故工况后，高温、高压环境中的承压能力，为事故容错包壳管在事故工况下安全性能评估提供重要的数据参考。
该包壳管内压爆破试验装置，包括第一介质源、第二介质源、真空加热装置11、设置在该真空加热装置11中的包壳管12、与该第一介质源和第二介质源连接且与该包壳管12连通将压力介质输送至该包壳管12的压力介质输送管道15、设置在该真空加热装置11上探测该包壳管12温度的至少一个温度探测头13、设置在该真空加热装置11上的压力释放装置16以及与该真空加热装置11和该压力介质输送管道15连接控制该真空加热装置11加热和控制压力介质输送管道15输送介质的控制装置。
该第一介质源、该第二介质源可为该包壳管12真空爆破提供压力介质。该真空加热装置11能够给该包壳管12加热，并使该包壳管12处于真空环境。该包壳管12可用于核反应堆。该温度探测头13能够对该包壳管12进行实时温度探测。该压力介质输送管道15能够将压力介质输送至包壳管12进行升压爆破。该压力介质释放装置16能够将压力介质输送至真空加热装置11外，避免压力介质污染该真空加热装置11。
该第一介质源可以为液态介质源，具体地，液态介质可以为高温硅油，采用高温硅油压力介质，其具有加压平稳，对爆破口二次损害小的特点；该第二介质源可以为气态介质源，具体地，气态介质可以为惰性气体，优选地，气体介质为Ar。惰性气体较为稳定，在高温高压下不易分解，能够使该包壳管12有效增压。该第一介质源和该第二介质源可通过设置管道与该压力介质输送管道15连接，为该包壳管12输送介质。
该真空加热装置11包括加热炉111、设置在该加热炉111上的真空密封组件113、设置在该加热炉111中的陶瓷基座112、以及设置在该陶瓷基座112上的至少一段加热体114。该加热炉111可形成用于加热包壳管12的密闭空间，该真空密封组件113能够对该加热炉111进行真空密封，提高该加热炉的真空度还有密闭性。该陶瓷基座112可用于安装该加热体，该加热体为电加热体，能够通过电导通而产生热量。
该加热炉111为耐高温、高压的金属材质制成并通有循环冷却水保护。该加热炉111上设有供该压力介质输送管道15伸入的第一开口1111。可以理解地，通过该第一开口1111，该压力介质输送管道15能够伸入与该包壳管12连接，以给该包壳管12输送压力介质。在本实施例中，该加热炉111还包括与该第一开口1111相对设置的第二开口1112。通过该第二开口1112，该压力介质释放装置16能够从该第二开口1112伸出，以将压力介质释放输送至真空加热装置外释放。另外，该加热炉111上还设有可供抽真空的阀门，以便于对该加热炉111抽真空。
该陶瓷基座112设置在该第二开口1112的上方，且与该第二开口1112连通，以便于该压力介质释放装置16从该陶瓷基座112和该第二开口1112伸出。该陶瓷基座112可作为该加热体114的安装座。
该真空密封组件113设置在该第一开口1111处，以密封该第一开口1111。该真空密封组件113包括设置在该第一开口1111上的真空法兰1131以及固定该真空法兰1131的真空密封快夹1132。具体地，该真空法兰1131与该加热炉111顶部的法兰接口通过真空密封快夹1132连接，以密封该第一开口1111。
在本实施例中，该加热体114可以采用钼丝制成，钼丝材质加热体适合在高真空，高温环境中长期运行，不易在真空中受损，符合包壳管12在真空环境中测试的要求。可以理解地，采用钼丝做加热体，其加热效果佳、稳定性高。
该至少一段加热体包括一段加热体、两段加热体、三段加热体或者多段加热体。在本实施例中，优选地，该至少一段加热体包括依次设置的第一段加热体、第二段加热体、以及第三段加热体。可以理解地，通过设置多段加热体，通过功率调节可以使得该包壳管12能够均匀受热升温。
该包壳管12设置在该陶瓷基座112中，且穿设在该防护组件14中。该包壳管12是核反应堆安全的第一道屏障，能够保证在长期运行条件下包容芯片核裂变产生的放射性裂变产物，不产生放射性物质的泄露。该包壳管12可采用锆合金制成，其具有强度高、耐腐蚀性能好、中子吸收截面低等特点。可以理解地，该包壳管12的材质不限于锆合金，也可采用最新研制的具有强度高，耐腐蚀性能好，不产生氢爆等特点的材质。
该至少一个温度探测头13能够探测该包壳管12的温度，并将温度反馈给到控制装置，该至少一个温度探测头13包括一个温度探测头、两个温度探测头或者三个温度探测头。在本实施例中，优选地，该至少一个温度探测头包括设置在该第一段加热体上的第一温度探测头131、设置在该第二加热体上的第二段温度探测头132以及设置在该第三段加热体上的第三温度探测头133。相比于单点测温，通过设置多个温度探测头进行分段测温可以保证整个包壳管温度均匀性，避免测量精度受影响。可以理解地，该温度探测头的数量可以跟该加热体的段数相一致。
该第一温度探测头131、该第二温度探测头132以及该第三温度探测头133分别伸入防护组件14中与该包壳管连接，用于检测对应加热体加热后，包壳管12上对应位置的温度，以保证包壳管12加热均匀。该第一温度探测头131、该第二温度探测头132以及该第三温度探测头133均可自带压力传感器，则可保证该第一温度探测头131、该第二温度探测头132以及该第三温度探测头133紧靠包壳管12外表面同时不至使该包壳管12表面产生缺陷，以达到准确控制温度和不影响包壳管12内压性能测量的作用。
该包壳管内压爆破试验装置还包括套设在该包壳管12外围且位于该加热体114中的防护组件14，该防护组件14可用于防止爆破后压力介质流向真空加热装置11中，损坏真空加热装置11中的重要部件，该防护组件14包括套设在该包壳管12外围的防护套筒141、以及设置在该防护套筒141两端的第一密封堵头142和第二密封堵头143。该防护套筒141可防止爆破后的介质向该加热炉1111释放，导致加热炉1111中的部件损坏。该第一密封堵头142和该第二密封堵头143以保证该包壳管12加压的密封性。
该防护套筒141套设在该包壳管12的外围且设置在该加热体114中。该防护套筒141可以呈圆筒状，其直径大于该包壳管12的直径，小于该加热体114的直径。且该防护套筒141的长度大于该包壳管12的长度，使得，该包壳管12能够整个设置在该防护套筒141中。
该第一密封堵头142和该第二密封堵头143均为耐高温高压密封堵头，其分别置于防护套筒141的内部，与该包壳管12连接，保证了包壳管12与整个加压系统的密封性，避免包壳管12泄压。
该压力介质输送管道15设置在防护组件14的一端，且通过设置密封卡环17与该第一密封堵头142连接，以保证该包壳管12的密封性，还有保证压力介质能够输送至包壳管12中进行加压爆破。该压力介质输送管道15通过该真空密封快夹1132固定设置，从而保证了该加热炉111的密封性。该压力介质输送管道15其通过连接第一介质源和第二介质源可根据不同温度条件输送不同的压力介质。在本实施例中，该压力介质输送管道15可输送气态压力介质，也可以输送液态压力介质。
该压力介质释放装置16设置在该防护组件14的另一端，且从该真空加热装置11伸出设置，以将防护组件14中的介质输送至真空加热装置11外，以利于压力介质的回收和再利用。避免压力介质污染环境。该压力介质释放装置16包括与该防护组件14连接且从该真空加热装置11伸出设置的压力介质释放管道161以及与该压力介质释放管道161连通的气态压力介质释放阀1621以及与该压力介质释放管道161连通的液态压力释放阀1622。该压力介质释放管道161能够将压力介质输送至真空加热装置11外。
该压力介质释放管道161可采用耐高温、耐高压的金属制成。该压力介质释放管道161与该防护套筒141连接，且伸出该陶瓷基座112设置，以输送该防护套筒141中的介质。该压力介质释放管道161的直径与该第二开口1112的口径基本相等，以达到密封的作用，保持该加热炉111处于真空状态。该压力介质释放管道161的长度可根据实际需要设置，其可将压力介质输送至回收装置，以便于压力介质的回收和再利用。
该气态压力介质释放阀1621和该液态压力介质释放阀1622，具有以下作用，第一，在对该加热炉111抽真空的过程中，外部压力大于加热炉111内部压力，通过压差，该气态压力介质释放阀1621实现阀门的自力密封；该液态压力介质释放阀1622可通过手动螺纹紧固密封；保证加热炉111中的真空度和密封效果；第二，在包壳管12爆破后，释放出的气态压力介质会导致内部压强增大，使气态压力介质释放阀1621自动打开，达到泄压的效果，该液态压力释放阀1622能够将爆破后的液体压力介质释放，便于压力介质回收再利用。
该控制装置能够根据不同温度，控制该压力介质输送管道15输送不同的介质。在本实施例中，该控制装置包括在第一温度下控制该压力介质输送管道15输送第一介质的第一模式；以及在第二温度下控制该压力输送管道15输送第二介质的第二模式。通过设置第一模式和第二模式，使得该包壳管耐压爆破装置可适用于模拟不同温度的核电站事故工况，增加了该包壳管耐压爆破装置的适用范围。
该第一模式包括液态介质爆破模式；具体地，在控制装置接收到温度探测头13所反馈的第一温度，并且该第一温度低于该液态介质分解的温度，该控制装置控制该压力介质输送管道15泵入液态介质至包壳管12中进行升压，至包壳管12爆破，从而得到包壳管12的最大承压能力，进而推断出包壳管在核电站发生事故工况下，低于该液态介质分解的温度的高压环境中的承压能力，为包壳管在事故工况下安全性能评估提供重要的数据参考。在本实施例中，当温度探测头13所反馈的第一温度低于400℃,控制装置控制该压力介质输送管道15输送高温硅油。
当温度超过液态介质分解温度，液压介质分解成分被破坏，在本实施例中，高温硅油超过400℃，成分会被分解破坏，一方面，分解过后的高温硅油会导致加压过程中压力失稳，产生压力波动，影响测量的准确性，且在严重分解的情况下无法实现包壳管的持续有效增压；另一方面，分解后的高温硅油会产生大量的碳，附着在包壳管12内壁，在高温情况下会与包壳管12反应，导致包壳管性能变化，影响测量准确性。因此当温度超过400℃时，采用第二模式。
该第二模式包括气态介质爆破模式，具体地，在控制装置接收到温度探测头13反馈的第二温度，并且该第二温度高于该液态介质分解的温度，该控制装置控制该压力介质输送管道15泵入气态介质至包壳管12中进行升压，至包壳管12爆破，从而的到包壳管12的最大承压能力，进而推断出包壳管在核电站发生事故工况下，高于该液态介质分解的温度的高压环境中的承压能力，为包壳管在事故工况下安全性能评估提供重要的数据参考。在本实施例中，当温度探测头13所反馈的第二温度高于400℃，控制装置控制该压力介质输送管道15输送惰性气体。
图2示出了本发明包壳管内压爆破试验方法的一个优选实施例。
该包壳管内压爆破试验方法，通过采用本发明的包壳管内压爆破试验装置，其能够在不同温度下，向包壳管注入不同介质，进行升压爆破，适用于不同温度的事故工况，解决了传统单一压力介质爆破的缺点，既能够实现核包壳管高温爆破(事故工况)，又能够保证在低温段包壳管爆破后破口的后续分析，为包壳管的堆外性能筛选和后续的商业化入堆提供重要的支持。
如图2所示，该包壳管内压爆破试验方法，包括以下步骤：
S1、在设定第一温度T1下，向所述包壳管注入第一介质，并记录包壳管爆破时的压力P1。
其中，该第一介质为液态介质，具体地，该液态介质为高温硅油，该第一温度T1低于该液态介质分解的温度；具体地，该第一温度T1低于400℃。
具体地，该步骤S1还包括以下步骤，
S1.1、加入液态介质至所述包壳管，安装所述包壳管内压爆破试验装置，并保证其气密性；将包壳管与第二密封堵头连接，控制装置控制压力介质输送管道输送液态介质至包壳管中排尽包壳管中的空气，然后在将包壳管与第一密封堵头连接，并放入防护套筒中，接着，将压力介质输送管道与该第一密封堵头连接，在将其与该高压法兰连接，通过真空密封快夹固定，完成整体工装。在加入液态介质之前还包括根据核电站常规工况温度，设定第一温度T1，并向该包壳管内压爆破试验装置控制装置的控制系统中输入第一温度T1。
S1.2、启动双动力真空抽取系统对所述包壳管内压爆破试验装置抽真空；并获取所述包壳管内压爆破试验装置真空度，判断所述真空度是否达到10-3Pa数量级；前先开启机械泵对加热炉内部抽真空，待真空度达到5～0Pa区间内时开启分子泵，进一步提高炉内真空度，并获取该包壳管内压爆破试验装置的真空度，判断所述真空度是否达到10-3Pa数量级。
S1.3、若是，加热所述包壳管至温度达到设定的所述第一温度T1；
若否：重复步骤S1.2-S1.3；
当加热炉的的真空度达到10-3Pa数量级，控制装置控制加热体加热至设定的第一温度T1。若加热炉的的真空度未达到10-3Pa数量级，则该分子泵继续对该加热炉抽真空，直至加热炉的的真空度达到10-3Pa数量级，待加热炉的真空度达到10-3Pa数量级后，控制装置控制加热体加热至设定的第一温度T1。
S1.4、获取所述包壳管的温度T，并判断所述温度T是否等于所述第一温度T1；该温度探测头对该包壳管的温度进行探测，并将温度T反馈给到控制装置，控制装置将温度T与设定的第一温度T1进行对比，判断其是否相等。
S1.5、若是，对所述包壳管进行保温，并泵入液态介质以升压，直至所述包壳管破裂；
若否，继续加热所述包壳管，并重复S1.4-S1.5；
当温度T与设定的第一温度T1相等，停止加热对该包壳管进行保温，保温1h，控制装置控制压力介质输送管道泵入液态介质，以进行增压，直至包壳管爆破。当温度T未达到设定的第一温度T1，控制装置控制加热体继续加热，直至温度T与设定的第一温度T1相等，待温度T与设定的第一温度T1相等相等，停止加热对该包壳管进行保温，保温1h，控制装置控制压力介质输送管道泵入液态介质，以进行增压，直至包壳管爆破，记录压力P1。
S2、在设定第二温度T2下，向所述包壳管注入第二介质，并记录包壳管爆破时的压力P2。
其中，该第二介质为气态介质，具体地，该气态介质为惰性气态，该第二温度T2高于该液态介质分解的温度，具体地，该第二温度T2高于400℃。
具体地，该步骤S2还包括以下步骤；
S2.1、加入气态介质至所述包壳管，安装所述包壳管内压爆破试验装置，并保证其气密性；加入气态介质至所述包壳管，安装所述包壳管内压爆破试验装置，并保证其气密性；将包壳管与第二密封堵头连接，控制装置控制压力介质输送管道输送气态介质至包壳管中排尽包壳管中的空气，然后在将包壳管与第一密封堵头连接，并放入防护套筒中，接着，将压力介质输送管道与该第一密封堵头连接，在将其与该高压法兰连接，通过真空密封快夹固定，完成整体工装。在加入气态介质之前还包括根据核电站常规工况温度，设定第二温度T2，并向该包壳管内压爆破试验装置控制装置的控制系统中输入第二温度T2。
S2.2、启动双动力真空抽取系统对所述包壳管内压爆破试验装置抽真空；并获取所述包壳管内压爆破试验装置真空度，判断所述真空度是否达到10-3Pa数量级；前先开启机械泵对加热炉内部抽真空，待真空度达到5～0Pa区间内时开启分子泵，进一步提高炉内真空度，并获取该包壳管内压爆破试验装置的真空度，判断所述真空度是否达到10-3Pa数量级。
S2.3、若是，加热所述包壳管至温度达到设定的所述第二温度T2；
若否：重复步骤S2.2-S2.3；
当加热炉的的真空度达到10-3Pa数量级，控制装置控制加热体加热至设定的第二温度T2。若加热炉的的真空度未达到10-3Pa数量级，则该分子泵继续对该加热炉抽真空，直至加热炉的的真空度达到10-3Pa数量级，待加热炉的的真空度达到10-3Pa数量级后，控制装置控制加热体加热至设定的第二温度T2。
S2.4、获取所述包壳管的温度T，并判断所述温度T是否等于所述第二温度T2；该温度探测头对该包壳管的温度进行探测，并将温度T反馈给到控制装置，控制装置将温度T与设定的第二温度T2进行对比，判断其是否相等。
S2.5、若是，对所述包壳管进行保温，并泵入气态介质以升压，直至所述包壳管破裂；
若否，继续加热所述包壳管，并重复S2.4-S2.5。
当温度T与设定的第二温度T2相等，停止加热对该包壳管进行保温，保温1h，控制装置控制压力介质输送管道泵入气态介质，以进行增压，直至包壳管爆破。当温度T未达到设定的第二温度T2。控制装置控制加热体继续加热，直至温度T与设定的第二温度T2相等，待温度T与设定的第二温度T2相等相等，停止加热对该包壳管进行保温，保温1h，控制装置控制压力介质输送管道泵入气态介质，以进行增压，直至包壳管爆破，记录压力P2。
S3、获取包壳管的周向应力，并评估所述包壳管的承压能力。通过压力传感器实时记录增压压力P，并通过计算获得包壳管的周向应力，根据包壳管的周向应力，评估该包壳管的承压能力。
结合图1及图2，以液态介质为高温硅油，气态介质为Ar为例具体说明该包壳管内压爆破试验方法。
在控制装置的控制系统中设定第一温度T1，该第一温度T1低于400℃，将该包壳管12与该第二密封堵头143连接，加入高温硅油排除包壳管12中的空气，并将该包壳管12与该第一密封堵头142连接，安装在该防护套筒141中，通过密封卡环17将该压力介质输送管道15与该第一密封堵头142连接，并将该压力介质输送管道15的一端固定在真空法兰1131上，用真空密封快夹1132固定。先开启机械泵对加热炉111内部抽真空，待真空度达到5～0Pa区间内时开启分子泵，进一步提高炉内真空度，炉内真空度达到10-3Pa数量级后，控制装置控制加热体加热，至温度达到第一温度T1，停止加热，对该包壳管12进行保温，保温1h，控制装置控制压力介质输送管道15以13.8MPa/min的升压速率泵入高温硅油，直至包壳管12爆破，并实时记录增压压力P1，该包壳管12爆破后，液态介质沿该压力介质释放管道161输送至液态压力介质释放阀1622释放。计算获得该包壳管12的周向力，评估该包壳管12的承压能力。
在控制装置的控制系统中设定第二温度T2，该第二温度T2高于400℃，将该包壳管12与该第二密封堵头143连接，加入Ar排除包壳管12中的空气，并将该包壳管12与该第一密封堵头142连接，安装在该防护套筒141中，通过密封卡环17将该压力介质输送管道15与该第一密封堵头142连接，并将该压力介质输送管道15的一端固定在真空法兰1131上，用真空密封快夹1132固定。先开启机械泵对加热炉111内部抽真空，待真空度达到5～0Pa区间内时开启分子泵，进一步提高炉内真空度，炉内真空度达到10-3Pa数量级后，控制装置控制加热体加热，至温度达到第二温度T2，停止加热，对该包壳管12进行保温，保温1h，控制装置控制压力介质输送管道15以13.8MPa/min的升压速率泵入Ar，直至包壳管12爆破，并实时记录增压压力P2，该包壳管12爆破后，气态介质沿该压力介质释放管道161输送至气态压力介质释放阀1621释放。计算获得该包壳管12的周向力，评估该包壳管12的承压能力。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于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，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，包括第一介质源、第二介质源、真空加热装置(11)、设置在所述真空加热装置(11)中的包壳管(12)、与所述第一介质源和所述第二介质源连接且与所述包壳管(12)连通将压力介质输送至所述包壳管(12)的压力介质输送管道(15)、设置在所述真空加热装置(11)上探测所述包壳管(12)温度的至少一个温度探测头(13)、设置在所述真空加热装置(11)上的压力释放装置(16)以及与所述真空加热装置(11)和所述压力介质输送管道(15)连接控制所述真空加热装置(11)加热和控制压力介质输送管道(15)输送介质的控制装置；
所述控制装置包括在第一温度下控制所述压力介质输送管道(15)输送第一介质的第一模式；以及在第二温度下控制所述压力输送管道(15)输送第二介质的第二模式。
2.根据权利要求1所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述第一介质源为液态介质源；所述第二介质源为气态介质源；
所述第一模式包括液态介质爆破模式；
所述第二模式包括气态介质爆破模式；
所述第一温度低于所述液态介质分解的温度；
所述第二温度高于所述液态介质分解的温度。
3.根据权利要求2所述的包壳管内压爆破的试验装置，其特征在于，所述液态压力介质包括高温硅油；
所述气态压力介质包括惰性气体；
所述第一温度低于400℃；
所述第二温度高于400℃。
4.根据权利要求1所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述真空加热装置(11)包括加热炉(111)、设置在所述加热炉(111)上的真空密封组件(113)、设置在所述加热炉(111)中的陶瓷基座(112)、以及设置在所述陶瓷基座(112)上的至少一段加热体(114)；
所述包壳管(12)设置在所述加热体(114)中。
5.根据权利要求4所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述加热体为钼丝；
所述至少一段加热体(114)包括依次设置的第一段加热体、第二段加热体、以及第三段加热体；
至少一个温度探测头(13)包括设置在所述第一段加热体上的第一温度探测头(131)、设置在所述第二加热体上的第二段探测头(132)以及设置在所述第三段加热体上的第三温度探测头(133)。
6.根据权利要求4所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述加热炉(111)上设有供所述压力介质输送管道(15)伸入与所述包壳管(12)连接的第一开口(1111)；所述真空密封组件(113)设置在所述第一开口(1111)处；
所述真空密封组件(113)包括设置在所述第一开口(1111)上的真空法兰(1131)、以及固定所述真空法兰(1131)的真空密封快夹(1132)；
所述压力介质输送管道(15)通过所述真空密封快夹(1132)固定设置。
7.根据权利要求1所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述包壳管内压爆破试验装置还包括套设在所述包壳管(12)外围且位于所述加热体(114)中的防护组件(14)；
所述压力介质输送管道(15)设置在所述防护组件(14)的一端；
所述压力介质释放装置(16)设置在所述防护组件(14)的另一端。
8.根据权利要求7所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述防护组件(14)包括套设在所述包壳管(12)外围的防护套筒(141)、以及设置在所述防护套筒(141)两端以进行密封防止泄压的第一密封堵头(142)和第二密封堵头(143)；
所述压力释放装置(16)包括与所述防护套筒(141)连接且从所述真空加热装置(11)伸出的压力介质释放管道(161)以及所述压力介质释放管道(161)连通以输送气态介质的气态压力介质释放阀(1621)以及与所述压力介质释放管道(161)连通以输送液态介质的液体压力释放阀(1622)。
9.一种包壳管内压爆破试验方法，其特征在于，采用权利要求1至9任意一项所述的包壳管内压爆破试验装置，包括以下步骤：
S1、在设定第一温度T1下，向所述包壳管注入第一介质，并记录包壳管爆破时的压力P1；
S2、在设定第二温度T2下，向所述包壳管注入第二介质，并记录包壳管爆破时的压力P2；
S3、获取包壳管的周向应力，并评估所述包壳管的承压能力；
所述第一介质为液态介质；所述第二介质为气态介质；所述第一温度T1低于所述液态介质分解的温度；所述第二温度T2高于所述液态介质分解的温度。
10.根据权利要求9所述的包壳管内压爆破试验方法，其特征在于，所述S1还包括以下步骤：
S1.1、加入液态介质至所述包壳管，安装所述包壳管内压爆破试验装置，并保证其气密性；
S1.2、启动双动力真空抽取系统对所述包壳管内压爆破试验装置抽真空；并获取所述包壳管内压爆破试验装置真空度，判断所述真空度是否达到10-3Pa数量级；
S1.3、若是，加热所述包壳管至温度达到设定的所述第一温度T1；
若否：重复步骤S1.2-S1.3；
S1.4、获取所述包壳管的温度T，并判断所述温度T是否等于所述第一温度T1；
S1.5、若是，对所述包壳管进行保温，并泵入液态介质以升压，直至所述包壳管破裂；
若否，继续加热所述包壳管，并重复S1.4-S1.5；
所述S2包括以下步骤：
S2.1、加入气态介质至所述包壳管，安装所述包壳管内压爆破试验装置，并保证其气密性；
S2.2、启动双动力真空抽取系统对所述包壳管内压爆破试验装置抽真空；并获取所述包壳管内压爆破试验装置真空度，判断所述真空度是否达到10-3Pa数量级；
S2.3、若是，加热所述包壳管至温度达到设定的所述第二温度T2；
若否：重复步骤S2.2-S2.3；
S2.4、获取所述包壳管的温度T，并判断所述温度T是否等于所述第二温度T2；
S2.5、若是，对所述包壳管进行保温，并泵入气态介质以升压，直至所述包壳管破裂；
若否，继续加热所述包壳管，并重复S2.4-S2.5。
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