[发明专利]熔盐温差腐蚀试验装置

说明书

本发明提供一种熔盐温差腐蚀试验装置，其包括有加热炉、试验管路、送气管路，试验管路包括第一恒温段、第一恒温段延伸管路、温度补偿段、第二恒温段和第二恒温段延伸管路，第一恒温段、温度补偿段和第二恒温段依次串联设置在加热炉中，第一恒温段延伸管路自第一恒温段延伸出加热炉，第二恒温段延伸管路自第二恒温段延伸出加热炉；送气管路分别与第一恒温段延伸管路、第二恒温段延伸管路连接。本发明能有效模拟材料服役的温差环境，而且具有结构简单，加工制造周期短，成本低等诸多优点。

技术领域

本发明涉及高温熔盐腐蚀领域，特别涉及一种熔盐温差腐蚀试验装置。

背景技术

氟化物和氯化物熔盐(氟盐和氯盐)具有高温稳定性好、高热导率、高比热、高沸点、低饱和蒸汽压、良好的流动性和很宽的液态工作范围等一系列特点，在核反应堆、高温制氢、太阳能热发电、核燃料后处理等能源领域中具有广阔的应用前景。然而高温熔融态氟盐和氯盐对金属结构材料具有腐蚀性，特别是熔盐温差存在会显著加剧金属材料腐蚀，导致材料长期服役时会发生腐蚀损伤，直接影响材料的安全使用和服役寿命。

熔盐服役工况环境中普遍存在温度梯度。如美国研制的熔盐堆一回路入口与出口存在20～30℃的温差。目前的商用聚焦太阳能热发电站(CSP)以及近年来提出的第三代CSP概念设计方案中，冷盐罐和热盐罐之间的温差达到200～300℃。根据氟盐和氯盐腐蚀机理，温度梯度是驱动熔盐腐蚀的关键因素，因此亟待开展金属材料在具有温度梯度的熔融氟盐和氯盐中的腐蚀行为研究，旨在澄清温度梯度对金属材料腐蚀行为影响机理，探讨相关的腐蚀防护方法。然而目前没有现成的成套商用设备可以采购，无法有效开展金属材料在具有温度梯度的熔融氟盐和氯盐中腐蚀研究，急需研制一种可有效模拟熔盐服役工况环境，便于操作的动态温差腐蚀试验装置，使开展材料在具有温度梯度的熔盐体系中的腐蚀研究成为可能。

目前关于温度梯度对材料腐蚀行为影响研究报道主要来自于上世纪60～70年代美国橡树林国家实验室(ORNL)。ORNL在熔盐试验堆(MSRE)和熔盐增殖堆(MSBR)项目期间研制了数百条温差自然对流腐蚀试验回路，积累了大量合金在具有温度梯度的氟化物燃料盐和冷却剂盐中的腐蚀数据。然而之前ORNL研制的温差自然对流腐蚀试验回路结构复杂，体积庞大，且试样提取装置的设计也很繁琐，不便于实验室常规操作。国内关于熔盐腐蚀方面的研究报道不多，仅有的研究也主要集中在静态恒温体系，关于动态温差体系中熔盐腐蚀研究鲜有报道，其中最主要困难之一就是研制出一种既能实现动态温差又易于操控的熔盐腐蚀试验装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的熔盐腐蚀试验装置无法兼顾实现动态温差又易于操控的缺陷，提供一种熔盐温差腐蚀试验装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种熔盐温差腐蚀试验装置，其包括有：一加热炉；一试验管路；一送气管路；所述试验管路包括一第一恒温段、一第一恒温段延伸管路、一温度补偿段、一第二恒温段和一第二恒温段延伸管路，所述第一恒温段、所述温度补偿段和所述第二恒温段依次串联设置在所述加热炉中，所述第一恒温段延伸管路自所述第一恒温段延伸出所述加热炉，所述第二恒温段延伸管路自所述第二恒温段延伸出所述加热炉；所述第一恒温段用于将熔盐维持在一第一温度，所述第二恒温段用于将熔盐维持在高于所述第一温度的一第二温度，所述温度补偿段用于将熔盐从所述第一温度加热至所述第二温度；所述送气管路分别与所述第一恒温段延伸管路、所述第二恒温段延伸管路连接，所述送气管路分别为所述第一恒温段延伸管路和所述第二恒温段延伸管路输送惰性气体或对所述试验管路抽真空。

较佳地，在本发明的熔盐温差腐蚀试验装置中，所述试验管路还包括一冷却段，所述冷却段的一端连接于所述第一恒温段与所述第一恒温段延伸管路之间，所述冷却段的另一端连接于所述第二恒温段与所述第二恒温段延伸管路之间。