[发明专利]用于确定熔盐腐蚀的动态测试环路

说明书

本发明涉及一种用于对与流体接触的样品(4)进行动态腐蚀和降解测试的设备(1)，该设备包括：‑箱(2)，用于在使用时以给定温度加热和储存流体；‑环形回路，该环形回路包括在测试期间容纳流体的管道(3)，该管道具有均连接至箱(2)的第一端和第二端；‑泵(8)，用于使流体在管道(3)中循环；‑多个测试台，该多个测试台沿管道(3)的不同部分定位，每个测试台包括样品固持架(5B)以及电感器(6)，样品固持架在使用时固持管道(3)的所述部分中的至少一个样品(4)，电感器缠绕在管道(3)的所述部分上并且旨在对样品固持架(5B)进行加热，以在使用时提供测试期间流体与样品(4)之间的温度梯度。

技术领域

本发明涉及一种用于对暴露于循环环路管线中的流体(比如熔融介质)中的样品进行降解测试和腐蚀测试、尤其是对暴露于环路中的熔盐中的样品进行动态腐蚀测试的设备。

本发明还涉及用于在设备中实现腐蚀测试的方法。

本发明适用于必须在设备内监测给定温度下熔盐腐蚀或任何其他流体腐蚀的技术领域，尤其适用于聚光太阳能(CSP)技术领域。

现有技术

在熔盐太阳能塔发电设施以及使用熔盐的其他领域中，需要了解与热盐接触的装备的降解情况。

由于这些技术中的熔盐行为仍处于早期了解阶段，大多数市场参与者目前基于现有文献数据进行设计。申请人已经通过进行静态腐蚀测试深入了解了盐的专业知识。在这些静态测试中，太阳能接收器中使用的金属温度等于盐温度，并且没有盐循环，也没有动态效应(侵蚀和稀释)。

然而，提高和完善对腐蚀的了解需要进行动态腐蚀测试，尤其是使用典型地用于太阳能接收器管中的合金(镍基高温合金230、Inconel 625等)。

为此，开展了静态和动态腐蚀测试，将不同材料(如钢、碳、不锈钢等)制成的样品与盐接触，并且在尽可能接近正常操作条件的条件下进行。许多研究旨在了解实际腐蚀机理，并对不同合金进行分类，以确定其是否适合用于熔盐热交换器和蓄热应用。

文件EP 3 239 690披露了一种用于对暴露于熔融状态材料(如金属、合金、盐或玻璃等)中的试样进行降解测试的设备。其中披露的方法确保了在整个测试期间持续稳定的测试条件。动态测试仅限于在储箱与测试室之间建立的闭合回路。为了控制测试期间形成的降解过程，将样品预先引入测试室。这种系统确保了熔融介质从测试室至箱(反之亦然)的持续循环。在箱中，通过温度控制系统来保持最佳测试温度，温度控制系统作用于布置在箱壁上的电阻器系统。将熔融流体循环通过的管道组件适当加热和隔热，以最大限度地减少流体中的温度损失，并且防止可能导致辅助系统中机械问题的任何相变。

文件“A forced-circulation loop for corrosion studies:Hastelloy Ncompatibility with NaBF4-NaF(92-8mole％)[用于腐蚀研究的强制循环环路：哈氏合金N与NaBF4-NaF(92-8摩尔百分比)的相容性]”，J.W KOGER，橡树岭国家实验室，ORNL-TM-4221，1972年12月，描述了熔盐强制循环环路。为研究结构材料与流动熔融氟化物盐的相容性，开发并运行了标准化测试设施。在本文件中，设计并运行了复杂的泵送环路系统，以研究在最高温度620℃和最低温度454℃下哈氏合金N与流动的NaBF₄-NaF(92-8摩尔百分比)的相容性。此环路的设计允许移除或添加腐蚀测试试样，而无需排放将流体从环路排放。主要测试变量包括温度、速度、时间和流体中的杂质度。为了模拟MSBR(熔盐增殖反应堆)冷却剂回路条件，盐在环路管道中以约3.05m/s的速度在454℃至620℃的总体流体温度下循环。腐蚀测试试样安装在环回路中的三个位置处，以便在三种不同温度(620℃、537℃和454℃)以及3.05m/s和6.09m/s的总体流速下暴露于盐中。

文件WO 2008/115050 A1涉及一种用于测试试样在测试流体流中降解的实验室降解测试系统，该测试系统包括反应堆组件，该反应堆组件包括：