[发明专利]一种高温高压超临界二氧化碳均匀腐蚀试验系统

说明书

本发明公开了一种高温高压超临界二氧化碳均匀腐蚀试验系统，包括依次连通的二氧化碳源、预热装置、反应装置、冷凝装置和排气装置，所述冷凝装置连通有循环冷却系统，冷凝装置和排气装置之间设置有取样分析系统，且取样分析系统与冷凝装置和排气装置之间的管道连通。该系统能够精确控制试验系统中的温度、压力、流量等主要试验参数，进行高温高压超临界二氧化碳条件下材料腐蚀试验，精确分析反应后二氧化碳杂质组成和含量；本发明结构简单、操作方便并且能够较好地满足试验要求，对开展高温高压超临界二氧化碳条件下耐蚀材料腐蚀规律及机理研究，提高我国超临界二氧化碳动力转换系统关键设备的服役安全性、可靠性和经济性具有重要意义。

技术领域

本发明涉及耐蚀材料腐蚀试验技术，具体涉及一种高温高压超临界二氧化碳均匀腐蚀试验系统。

背景技术

我国现阶段正在积极推进能源供给侧结构改革，构建清洁、经济、安全的能源供给体系，逐步替代高污染、高排放的化石能源。同时，核能因具有稳定、经济、高效等优点正逐渐成为替代化石能源的重要选择，并成为了世界能源三大支柱之一。目前，在役的核电站主要采用二代和二代改进型压水堆技术，随着第三代核电站进入建设和使用阶段，追求更高安全性和经济性的第四代先进核能系统的研究工作已逐渐成为世界各核电强国的研究热点。在实现第四代核能系统主要技术指标方面，超临界二氧化碳布雷顿循环具有系统简化、热效率高、模块化技术易实现等独特优势。实践证明，在高温高压超临界二氧化碳条件下结构材料的腐蚀失效是影响核电关键部件长期安全运行的重要因素之一，因此开展候选材料在高温高压超临界二氧化碳条件下腐蚀试验研究十分必要。同时必须指出的是，高温高压超临界二氧化碳试验环境苛刻，对试验装置的耐蚀性和密封性要求极为严格，目前国内尚未有设备厂家具备设计制造该类成套设备的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在高温高压超临界二氧化碳均匀腐蚀试验过程中压力、流量、温度等参数无法精确控制，其目的在于提供一种高温高压超临界二氧化碳均匀腐蚀试验系统，该系统能够在高温高压超临界二氧化碳条件下对样品进行均匀腐蚀试验，同时在试验过程中对压力、流量、温度等参数进行精确控制，提高试验样品在超临界二氧化碳环境下均匀腐蚀试验结果的准确性与可靠性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高温高压超临界二氧化碳均匀腐蚀试验系统，包括依次连通的二氧化碳源、预热装置、反应装置、冷凝装置和排气装置，所述冷凝装置连通有循环冷却系统，冷凝装置和排气装置之间设置有取样分析系统，且取样分析系统与冷凝装置和排气装置之间的管道连通。对于超临界二氧化碳先进核能系统，在高温高压超临界二氧化碳条件下结构材料的腐蚀失效是影响核电关键部件长期安全运行的重要因素之一。因此，人们对候选材料在高温高压超临界二氧化碳条件下腐蚀试验成为当前研究的重点领域，然而高温高压超临界二氧化碳试验环境苛刻，对试验装置的耐蚀性和密封性要求极为严格，目前在高温高压超临界二氧化碳条件下压力、流量、温度等参数无法精确控制，影响候选材料均匀腐蚀试验结果的准确性和可靠性。本方案则是通过设计一套试验系统，其能够使得候选材料试验样品在高温高压超临界二氧化碳环境中进行均匀腐蚀试验，并保证该试验系统在试验过程中对压力、流量、温度等参数进行精确控制，提高试验样品在超临界二氧化碳环境下均匀腐蚀试验结果的准确性与可靠性。

进一步地，在二氧化碳源和预热装置之间设置有增压装置，增压装置同时与二氧化碳源和预热装置连通，且增压装置和二氧化碳源和预热装置之间的管道形成并联，增压装置包括依次连接的空压机、压缩空气储罐和气体增压泵，且气体增压泵同时与二氧化碳源和预热装置连通，气体增压泵和二氧化碳源和预热装置之间的管道形成并联；所述二氧化碳源和预热装置之间的管道上连通有缓冲罐，气体增压泵与缓冲罐连通。同时，本发明中增压装置通过气体增压泵自动运行使得缓冲罐中压力恒定，进而保证试验过程中高温高压反应釜内二氧化碳压力的稳定性。