CN111323363A - 一种金属材料晶间腐蚀自动试验装置 - Google Patents

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袁野
范绍华
周希
李至博
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Abstract

本发明公开了一种金属材料晶间腐蚀自动试验装置,它包括机柜,机柜设有脚轮可整体移动,中间试验区为中空并设置可关闭的钢化玻璃柜门,升降台固定在机柜试验区底部,电加热套和玻璃容器放置在升降台上,可上下活动,容器顶盖通过上固定环固定在机柜内壁,溶液温度传感器、蒸汽压力传感器和冷凝管均固定在容器顶盖上,PID调节器、显示报警仪、电子记录仪均安装到两边的密闭机柜内与试验区隔离。其优点是:加入自动化控制,能够无人值守完成晶间腐蚀试验过程,能够精确控制腐蚀溶液的微沸状态,能够对各种异常状态进行报警并具有自动保护功能;使用循环冷却水,节约了水资源,从原本每次4吨降至几乎无耗水。

Description

一种金属材料晶间腐蚀自动试验装置
技术领域
本发明属于一种金属材料性能测试装置,具体涉及一种金属材料晶间腐蚀自动试验装置。
背景技术
晶间腐蚀是局部腐蚀的一种,是一种沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合,大大降低了金属材料的强度。产生晶间腐蚀的不锈钢,当受到应力作用时,会发生沿晶界断裂、强度严重减小,这是不锈钢的一种最危险的失效方式。在核燃料组件中大量使用了奥氏体或不锈钢材料作为结构材料。因此,考察不锈钢材料的抗晶间腐蚀性能是金相的常规检验项目之一,对成品燃料组件的质量起着至关重要的作用。
目前,我国晶间腐蚀试验主要参照GB4334《金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行,其中B、C、E法需要使用专用的试验装置,推荐使用的是简易的晶间腐蚀试验装置,包括:锥形瓶放置腐蚀溶液,自来水作为冷却液,普通加热电炉作为加热装置,通过人工调节电压的方式控制加热功率以及人工记录试验进行时间。这也就导致了简易的晶间腐蚀装置具有试样取放不易,需要24小时人工值守,控制不够精细,耗水量大,存在安全隐患等诸多缺点。
中国实用新型专利CN202189283U提出了一种晶间腐蚀试验自动控制装置,使用了循环水作为冷凝水,节省了冷凝水用量,但只有简单的冷凝断水保护,不能有效应对冷却能力不足等其它意外突发情况,而且仍然使用锥形瓶作为腐蚀容器取放样品不方便。中国实用新型专利CN2914069Y提出了一种晶间腐蚀试验装置,使用截口烧杯作为试验容器,增加了温度和压力探测器。但是使用盖板依靠重力密封方式,密封性差,而且取放时要抬起盖板和其上的冷凝器、传感器等,可靠性差。
因此,现有的晶间腐蚀试验装置或多或少存在问题,不能可靠自动的完成晶间腐蚀试验整个过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属材料晶间腐蚀自动试验装置,能够无人值守完成晶间腐蚀试验过程,能够精确的保持溶液微沸状态,能够对各种异常状态进行报警并具有自动保护功能,能对试验过程数据进行记录,满足大批量样品试验,便于试样取放。
本发明的技术方案如下:一种晶间腐蚀自动试验装置,它包括透明玻璃防护门、机柜、PID调节器、显示报警仪、电子记录仪、带孔玻璃塞、冷凝器温度传感器、冷凝管、溶液温度传感器、蒸汽压力传感器、容器顶盖、容器固定环及快速锁扣、加热容器、电加热套、升降台、循环冷却水装置、锥形磨口接口、密封垫圈,机柜设有脚轮可整体移动,中间试验区为中空并设置可关闭的钢化玻璃柜门,升降台固定在机柜试验区底部,电加热套和玻璃容器放置在升降台上,可上下活动,容器顶盖通过上固定环固定在机柜内壁,溶液温度传感器、蒸汽压力传感器和冷凝管均固定在容器顶盖上,PID调节器、显示报警仪、电子记录仪均安装到两边的密闭机柜内与试验区隔离。
所述的机柜外侧使用铝合金框架和喷塑面板,设有脚轮可整体移动。
所述的机柜内壁使用不锈钢面板并使用硅胶密封。
所述的加热容器上端设有锥形磨口接口,锥形磨口接口连接冷凝管。
所述的冷凝管通过管线与循环冷却水装置连接。
所述的冷凝管与冷凝器温度传感器连接,冷凝器温度传感器与带孔玻璃塞连接。
所述的溶液温度传感器使用封装PT100热电阻,量程0~150℃,外部先套316不锈钢钢钢管,再套塑料保护管。
所述的加热容器和容器顶盖均使用耐热硅硼玻璃制成,以法兰口对接,中间垫有耐热硅胶密封垫。
所述的加热容器还包括上固定环固定在容器顶盖外侧,不可活动,下固定环套在加热容器外侧,可以上上下活动,上固定环和下固定环之间设置有导向螺栓,可以方便加热容器和容器顶盖的对齐定位,防止侧向移动,调节升降平台可将加热容器整体升起或降下,当升起加热容器和硅胶密封垫至与容器顶盖处于接触状态时,可将上下固定环上的快速锁扣锁死,即完成加热容器的密封连接。
本发明的有益效果在于:1)加入自动化控制,能够无人值守完成晶间腐蚀试验过程,能够精确控制腐蚀溶液的微沸状态,能够对各种异常状态进行报警并具有自动保护功能;2)增大腐蚀容器尺寸,方便试样取放,提高试样装载量;3)使用循环冷却水,节约了水资源,从原本每次4吨降至几乎无耗水;4)一体化设计,节省占用空间,方便移动,并将水电管路固定,提高设备可靠性;5)能够实时记录晶间腐蚀试验的状态,便于检修和试验记录。
附图说明
图1为本发明所提供的一种金属材料晶间腐蚀自动试验装置示意图;
图2为温度控制曲线图;
图3为加热容器示意图。
图中,1透明玻璃防护门,2机柜,3PID调节器,4显示报警仪,5电子记录仪,6带孔玻璃塞,7冷凝器温度传感器,8冷凝管,9溶液温度传感器,10蒸汽压力传感器,11容器顶盖,12容器固定环及快速锁扣,13加热容器,14电加热套,15升降台,16循环冷却水装置,17锥形磨口接口,18密封垫圈,22容器顶盖,23上固定环,24下固定环,25导向螺栓,26快速锁扣,27耐热硅胶密封垫。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,一种晶间腐蚀自动试验装置,由透明玻璃防护门1、机柜2、PID调节器3、显示报警仪4、电子记录仪5、带孔玻璃塞6、冷凝器温度传感器7、冷凝管8、溶液温度传感器9、蒸汽压力传感器10、容器顶盖11、容器固定环及快速锁扣12、加热容器13、电加热套14、升降台15、循环冷却水装置16、锥形磨口接口17、密封垫圈18。
机柜2外侧使用铝合金框架和喷塑面板,设有脚轮可整体移动。中间试验区为中空并设置可关闭的钢化玻璃柜门1,机柜内壁使用不锈钢面板并使用硅胶密封。升降台15固定在机柜试验区底部,电加热套14和玻璃容器13放置在升降台15上,可上下活动。容器顶盖11通过上固定环12固定在机柜内壁,溶液温度传感器9、蒸汽压力传感器10和冷凝管8均固定在容器顶盖上,不可活动。所有电子设备包括PID调节器3、显示报警仪4、电子记录仪5、继电器等均安装到两边的密闭机柜内与试验区隔离。
如图3所示,加热容器13和容器顶盖22均使用耐热硅硼玻璃制成,以法兰口对接,中间垫有耐热硅胶密封垫27。上固定环23固定在容器顶盖22外侧,不可活动,下固定环24套在加热容器13外侧,可以上上下活动。上固定环23和下固定环24之间设置有导向螺栓25,可以方便加热容器13和容器顶盖22的对齐定位,防止侧向移动。调节升降平台可将加热容器13整体升起或降下,当升起加热容器13和硅胶密封垫27至与容器顶盖22处于接触状态时,可将上下固定环上的快速锁扣26锁死,即完成加热容器的密封连接。反之,松开快速锁扣27,操作升降台降下加热容器13,即可取出加热容器13,进行取放试验或者更换容器等操作。
图1中,溶液温度传感器9使用封装PT100热电阻,量程0~150℃。外部先套316不锈钢钢钢管,再套塑料保护管,避免溶液腐蚀。溶液温度传感器9安装在容器顶盖11的预留接口中,通过硅胶垫圈和夹板锁紧密封。试验时,溶液温度传感器需伸入到腐蚀溶液液面下约1cm处,采集的溶液温度信号传送到PID调节器3中。PID调节器3需可进行多步编程,并带有保持平台和功率限幅功能,如导电FP96型PID调节器。PID调节器3根据采集到溶液温度按预设的功率限幅进行加热,使溶液平稳升温,达到微沸状态而不会过沸腾。在微沸状态下,通过功率限幅限值电热套的加热功率,可保证溶液微沸状态的恒定,典型的温控仪温度控制曲线如图2所示。同时如果试验过程中,容器意外破裂导致溶液温度超温,或者热电阻损坏,PID调节器3可控制功率调节器立即停止加热,避免火灾等风险。
蒸汽压力传感器10使用绝对压力传感器,量程为100KPa~130KPa,冷凝温度传感器7使用PT100热电阻,量程为0~150℃。两路传感器信号输入到显示报警仪3中,显示报警仪3可实时显示传感器数值,并设定警戒值,一旦超标立即通过继电器切断电加热套14的电源停止加热。
溶液温度传感器9、蒸汽压力传感器10和冷凝温度传感器7的信号均输入电子记录仪5。电子记录仪5具有最少3路输入,可实时显示或回放记录曲线,可通过USB导出记录数据。记录在通电时自动开始,保证试验全过程的有效监控。
冷凝回流管7通过锥形磨口与容器顶盖11顶部的预留接口17进行连接,为保证密封可使用少量真空密封脂。冷凝回流管7顶部为锥形磨砂面开口,可以安装带孔玻璃塞6,将多余蒸汽用硅胶管引出到室外或水中,避免意外导致腐蚀蒸汽泄露污染环境。冷凝回流管7上部使用支臂固定在机柜1内壁,避免晃动。
冷凝管7与循环冷却水装置16连接,循环冷却水装置16带有压缩机,能对循环水进行降温,保持循环水温在10℃左右,能在规定的时间内不间断工作,避免断水对装置的影响。冷却循环水管路中设置有流量传感器并和继电器相连接,一旦循环水出现故障导致断流,立即切断加热。

Claims (9)

1.一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:它包括透明玻璃防护门(1)、机柜(2)、PID调节器(3)、显示报警仪(4)、电子记录仪(5)、带孔玻璃塞(6)、冷凝器温度传感器(7)、冷凝管(8)、溶液温度传感器(9)、蒸汽压力传感器(10)、容器顶盖(11)、容器固定环及快速锁扣(12)、加热容器(13)、电加热套(14)、升降台(15)、循环冷却水装置(16)、锥形磨口接口(17)、密封垫圈(18),机柜(2)设有脚轮可整体移动,中间试验区为中空并设置可关闭的钢化玻璃柜门(1),升降台(15)固定在机柜(2)试验区底部,电加热套(14)和玻璃容器(13)放置在升降台(15)上,可上下活动,容器顶盖(11)通过上固定环(12)固定在机柜内壁,溶液温度传感器(9)、蒸汽压力传感器(10)和冷凝管(8)均固定在容器顶盖上(11),PID调节器(3)、显示报警仪(4)、电子记录仪(5)均安装到两边的密闭机柜内与试验区隔离。
2.如权利要求1所述的一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:所述的机柜(2)外侧使用铝合金框架和喷塑面板,设有脚轮可整体移动。
3.如权利要求1所述的一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:所述的机柜(2)内壁使用不锈钢面板并使用硅胶密封。
4.如权利要求1所述的一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:所述的加热容器(13)上端设有锥形磨口接口(17),锥形磨口接口(17)连接冷凝管(8)。
5.如权利要求1所述的一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:所述的冷凝管(8)通过管线与循环冷却水装置(16)连接。
6.如权利要求1所述的一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:所述的冷凝管(8)与冷凝器温度传感器(7)连接,冷凝器温度传感器(7)与带孔玻璃塞(6)连接。
7.如权利要求1所述的一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:所述的溶液温度传感器(9)使用封装PT100热电阻,量程0~150℃,外部先套316不锈钢钢钢管,再套塑料保护管。
8.如权利要求1所述的一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:所述的加热容器(13)和容器顶盖(22)均使用耐热硅硼玻璃制成,以法兰口对接,中间垫有耐热硅胶密封垫(27)。
9.如权利要求1所述的一种晶间腐蚀自动试验装置,其特征在于:所述的加热容器(13)还包括上固定环(23)固定在容器顶盖(22)外侧,不可活动,下固定环(24)套在加热容器(13)外侧,可以上上下活动,上固定环(23)和下固定环(24)之间设置有导向螺栓(25),可以方便加热容器(13)和容器顶盖(22)的对齐定位,防止侧向移动,调节升降平台可将加热容器(13)整体升起或降下,当升起加热容器(13)和硅胶密封垫(27)至与容器顶盖(22)处于接触状态时,可将上下固定环上的快速锁扣(26)锁死,即完成加热容器的密封连接。
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