[发明专利]一种模拟传热管腐蚀实验及原位电化学测试装置

说明书

本发明涉实验装置领域，具体涉及一种模拟传热管腐蚀实验及原位电化学测试装置，包括热介质储存腔和冷介质储存腔，所述热介质储存腔和冷介质储存腔之间通过导管连通形成循环回路；所述热介质存储腔设置有第一温度控制装置，所述冷介质储存腔设置有第二温度控制装置；所述热介质储存腔内设置有导管进口端和导管出口端，所述导管进口端和导管出口端之间设置有测试件固定位和电化学测量装置。本发明装置能够最大程度的模拟传热管实际工作时的工况条件，同时精确获取传热管内壁的腐蚀电化学信息，为研究传热管在冲刷和热交换耦合作用下的腐蚀规律提供可靠的测试手段。

技术领域

本发明涉实验装置领域，具体涉及一种模拟传热管腐蚀实验及原位电化学测试装置。

技术背景

薄壁传热管具有高的换热效率，广泛应用于空调、冷凝器等装置。运行期间，传热管两侧不同温度的流动介质通过薄壁进行热量交换，传热管受介质冲刷和热交换耦合作用，腐蚀失效风险大。从环境因素来看，传热管服役期间主要受腐蚀性介质(如冷却海水等)的冲刷腐蚀，同时在材料界面存在热量交换的过程，是一种流场和温度场耦合作用下的腐蚀形式，热交换过程对界面腐蚀电化学过程存在重要影响。

目前，关于传热管的腐蚀研究往往仅关注腐蚀性介质冲刷的单一机理作用，研究方式包括旋转冲刷、喷射、模拟管路冲刷等，结合冲刷状态下材料的电化学测试，如动电位极化曲线、极化电阻、阻抗谱等技术研究材料的微观腐蚀机制和腐蚀过程，部分冲刷腐蚀实验评价与腐蚀过程测试已形成标准。

传热管服役期间受腐蚀介质冲刷和热交换这两种主要过程的协同作用。材料界面的热交换过程对腐蚀过程存在重要影响，如界面上O₂的吸脱附过程、产物扩散性能和反应活化能等。然而，目前缺乏针对介质冲刷-热交换耦合作用下的腐蚀行为研究，缺乏能够模拟实际工况下的冲刷、换热协同作用的腐蚀试验模拟装置，同时也不能有效开展在冲刷过程和换热过程同时存在的腐蚀过程原位电化学测试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中缺乏针对介质冲刷-热交换耦合作用下的腐蚀行为研究，缺乏能够模拟实际工况下的冲刷、换热协同作用的腐蚀试验模拟装置，同时也不能有效开展在冲刷过程和换热过程同时存在的腐蚀过程原位电化学测试等技术问题，提供了一种模拟传热管腐蚀实验及原位电化学测试装置。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种模拟传热管腐蚀实验及原位电化学测试装置，包括热介质储存腔和冷介质储存腔，所述热介质储存腔和冷介质储存腔之间通过导管连通形成循环回路；所述热介质存储腔设置有第一温度控制装置，所述冷介质储存腔设置有第二温度控制装置；所述热介质储存腔内设置有导管进口端和导管出口端，所述导管进口端和导管出口端之间设置有测试件固定位和电化学测量装置。

上述模拟传热管腐蚀实验及原位电化学测试装置，热源储存腔内为热水箱，冷源储存腔内为冷却水箱。冷介质在导管内循环，低温的腐蚀介质在腐蚀管路处与热水箱完成热交换后回到冷却水箱中。热水箱和冷水箱均安装有水温测量和控制装置，以此维持腐蚀管路内外侧温度差，使温度场保持稳定。设置的电化学测量装置可以实现腐蚀电化学过程的原位测试。

优选地，所述测试件固定为，包括设置于导管进口端的第一绝缘法兰，和设置于导管出口端的第二绝缘法兰；所述第一绝缘法兰和第二绝缘法兰均设置有卡槽。

将待测的传热管设置在第一绝缘法兰和第二绝缘法兰之间。并且传热管与导管进口端和导管出口管相连通，使得冷介质在传热管内流动。待测试样，即待测传热管是置于热源存储腔内的，冷介质和热介质在传热管壁进行热交换。第一绝缘法兰和第二绝缘法兰设置的卡槽，卡槽便于传热管的接入，可以防止介质渗漏。采用非金属制作是为避免异种金属之间的电偶效应，同时也能将测试管路与系统介质传输的管路进行绝缘便于电化学测试。