CN109975479A - 一种用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属材料性能测试技术领域，具体涉及一种用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置，目的在于提供一种渗氢效果稳定，气氛均匀，控温准确，能实时监控氢气浓度，放取试样方便的气体渗氢装置。其特征在于：它包括气瓶、氢分析仪、浮子流量计、温控仪、加热炉体和炉腔；气瓶的输出端通过管路与气体三通的一端连接，用于提供H‑Ar混合气体；氢分析仪的一端和浮子流量计的一端分别与气体三通的另外两端通过管路连接，氢分析仪用于监控混合气体中氢的含量，浮子流量计用于读取并控制混合气体的进气量；浮子流量计的另一端通过管路连接至炉腔的内部；加热炉体设置在炉腔的下方，用于对炉腔进行加热。
Description
技术领域
本发明属于金属材料性能测试技术领域，具体涉及一种用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置。
背景技术
燃料棒锆合金包壳管在反应堆中运行时，超过固溶度的氢会以氢氧化锆的形式形成氢化物片析出从而降低锆合金的塑性。当氢化物垂直于径向分布时，可能发生严重的脆化并引起氢延迟开裂；而当氢化物沿周向析出时，则可减少氢脆的危险。因此，研究氢化物的取向分布对反应堆的安全性有着重要的意义。
目前，我公司对锆合金包壳管氢化物取向因子测定依据了Q/LHB3-264-88《动力堆燃料棒锆合金包壳管氢化物取向因子测定》企业标准。该标准使用液体渗氢法进行渗氢，存在着设备要求高，能耗大，耗时长，渗氢效果不够稳定的问题。随着技术的进步，国内外已开展了渗氢工艺和测定方法的研究：渗氢工艺不仅局限于液体渗氢，还应用了气体渗氢。为了跟踪国内外相关领域先进技术水平，提高氢化物取向因子测定的技术能力和检测效率，保证原材料质量，有必要开展气体渗氢装置的研制。
装置的设计和构造类同于气氛烧结炉。但由于渗氢效果与渗氢温度、渗氢时间、气氛均匀性等有着较大的关系，因此气体渗氢试验装置需要特别的设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种渗氢效果稳定，气氛均匀，控温准确，能实时监控氢气浓度，放取试样方便的气体渗氢装置。
本发明是这样实现的：
一种用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置，包括气瓶、氢分析仪、浮子流量计、温控仪、加热炉体和炉腔；气瓶的输出端通过管路与气体三通的一端连接，用于提供H-Ar混合气体；氢分析仪的一端和浮子流量计的一端分别与气体三通的另外两端通过管路连接，氢分析仪用于监控混合气体中氢的含量，浮子流量计用于读取并控制混合气体的进气量；浮子流量计的另一端通过管路连接至炉腔的内部；加热炉体环绕在炉腔的外部，用于对炉腔进行加热。
如上所述的炉腔内部设置有炉腔排气管、炉腔进气管、热电偶、试样舟、导轨和端盖；炉腔整体为管状，炉腔排气管和炉腔进气管从炉腔的左端外部延伸进入炉腔的内部；炉腔进气管整体为S形管状，在炉腔内部沿长度方向设置，固定在炉腔的内壁上，延伸至炉腔的右端；热电偶设置在炉腔内部的中心位置，用于保证试样舟的加热温度；导轨在炉腔内部沿长度方向设置，试样舟沿导轨滑动，用于送进或取出试样；端盖设置在炉腔的右端，用于封闭炉腔。
如上所述的炉腔采用石英玻璃管制成，炉腔排气管、炉腔进气管、试样舟、导轨和端盖均采用耐热硅硼玻璃制成；在端盖与炉腔右端管口之间涂抹真空脂，保证气密性。
本发明的有益效果是：
本发明可以用于锆合金管材的气体渗氢试验，采用S形管曲线进气和单端进排气气氛能在炉腔内混合均匀；导轨及试样舟的设计，方便放取试样。
附图说明
图1是本发明的一种用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置的结构示意图；
图2是本发明的一种用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置的炉腔的结构示意图；
其中：1.气瓶，2.氢分析仪，3.浮子流量计，4.温控仪，5.加热炉体，6.炉腔，7.炉腔排气管，8.炉腔进气管，9.热电偶，10.试样舟，11.导轨，12.端盖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
如图1所示，一种用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置，包括气瓶1、氢分析仪2、浮子流量计3、温控仪4、加热炉体5和炉腔6。气瓶1的输出端通过管路与气体三通的一端连接，用于提供H-Ar混合气体。氢分析仪2的一端和浮子流量计3的一端分别与气体三通的另外两端通过管路连接，氢分析仪2用于监控混合气体中氢的含量，浮子流量计3用于读取并控制混合气体的进气量。浮子流量计3的另一端通过管路连接至炉腔6的内部。加热炉体5环绕在炉腔6的外部，用于对炉腔6进行加热。
如图2所示，炉腔6内部设置有炉腔排气管7、炉腔进气管8、热电偶9、试样舟10、导轨11和端盖12。炉腔6整体为管状，炉腔排气管7和炉腔进气管8从炉腔6的左端外部延伸进入炉腔6的内部。炉腔进气管8整体为S形管状，在炉腔6内部沿长度方向设置，固定在炉腔6的内壁上，延伸至炉腔6的右端。热电偶9设置在炉腔6内部的中心位置，用于保证试样舟10的加热温度。导轨11在炉腔6内部沿长度方向设置，试样舟10沿导轨11滑动，用于送进或取出试样。端盖12设置在炉腔6的右端，用于封闭炉腔6。
在本实施例中，炉腔6采用石英玻璃管制成，炉腔排气管7、炉腔进气管8、试样舟10、导轨11和端盖12均采用耐热硅硼玻璃制成。在端盖12与炉腔6右端管口之间涂抹真空脂，保证气密性。
本发明采用S形管曲线进气和单端进排气，增加H-Ar混合气体进气回路在炉腔中的行程，确保气体得到充分的加热，并能均匀充满整个炉腔试验区。试样舟通过导轨推入炉腔中心位置，方便取放试样。炉腔控温热电偶直接放置在炉腔中心试样舟位置，有利于确保试验温度的准确性。
上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (3)
1.一种用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置，其特征在于：它包括气瓶(1)、氢分析仪(2)、浮子流量计(3)、温控仪(4)、加热炉体(5)和炉腔(6)；气瓶(1)的输出端通过管路与气体三通的一端连接，用于提供H-Ar混合气体；氢分析仪(2)的一端和浮子流量计(3)的一端分别与气体三通的另外两端通过管路连接，氢分析仪(2)用于监控混合气体中氢的含量，浮子流量计(3)用于读取并控制混合气体的进气量；浮子流量计(3)的另一端通过管路连接至炉腔(6)的内部；加热炉体(5)环绕在炉腔(6)的外部，用于对炉腔(6)进行加热。
2.根据权利要求1所述的用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置，其特征在于：所述的炉腔(6)内部设置有炉腔排气管(7)、炉腔进气管(8)、热电偶(9)、试样舟(10)、导轨(11)和端盖(12)；炉腔(6)整体为管状，炉腔排气管(7)和炉腔进气管(8)从炉腔(6)的左端外部延伸进入炉腔(6)的内部；炉腔进气管(8)整体为S形管状，在炉腔(6)内部沿长度方向设置，固定在炉腔(6)的内壁上，延伸至炉腔(6)的右端；热电偶(9)设置在炉腔(6)内部的中心位置，用于保证试样舟(10)的加热温度；导轨(11)在炉腔(6)内部沿长度方向设置，试样舟(10)沿导轨(11)滑动，用于送进或取出试样；端盖(12)设置在炉腔(6)的右端，用于封闭炉腔(6)。
3.根据权利要求2所述的用于锆合金管氢化物取向因子测量的气体渗氢装置，其特征在于：所述的炉腔(6)采用石英玻璃管制成，炉腔排气管(7)、炉腔进气管(8)、试样舟(10)、导轨(11)和端盖(12)均采用耐热硅硼玻璃制成；在端盖(12)与炉腔(6)右端管口之间涂抹真空脂，保证气密性。
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