本發明屬于模擬實驗系統領域，具體涉及一種高溫流動水蒸汽?冷卻循環環境模擬實驗系統。所述高溫流動水蒸汽?冷卻循環環境模擬實驗系統包括流動水蒸汽腐蝕環境模擬實驗單元、流動水蒸汽模擬單元和試樣冷卻單元；所述流動水蒸汽腐蝕環境模擬實驗單元包括水蒸汽環境箱和樣品夾持裝置；所述樣品夾持裝置貫穿所述水蒸汽環境箱且與所述水蒸汽環境箱密封連接；所述流動水蒸汽腐蝕環境模擬單元與所述水蒸汽環境箱密封連接；所述試樣冷卻單元通過所述水蒸汽環境箱且與所述水蒸汽環境箱密封連接。本發明所述實驗系統采用拉瓦爾噴管加速原理，使過熱水蒸汽在試驗區形成高速流動水蒸汽環境，實現材料在該環境下的腐蝕或力學性能測試分析。

技術領域

本發明屬于模擬實驗系統領域，具體涉及一種高溫流動水蒸汽-冷卻循環環境模擬實驗系統。

背景技術

水電、核電、石油化工等領域汽水傳輸過程中，當蒸汽過熱溫度超過450℃時，蒸汽與其接觸的碳鋼等結構材料會發生反應，生成Fe的氧化物，使結構管壁減薄。汽水腐蝕是汽水傳輸系統中管道、閥門、壓力容器等部件材料的主要腐蝕過程，屬于均勻腐蝕，當汽水腐蝕生成的氧化皮生長到一定厚度，在流動水蒸汽的沖刷或冷熱交替的情況下，外層會發生剝落，并堆積在管道、閥門或壓力容器等的彎曲部位，阻塞了蒸汽回路，極易發生因過熱而引起的噴泄事故，造成嚴重的傷亡。多年以來，水蒸汽流動加速腐蝕已經導致了多起電廠管道以及熱力發電設備的失效，設計并研發流動水蒸汽環境模擬系統，開展汽水傳輸系統用結構材料近服役條件下實驗室加速試驗，進行其流動水蒸汽環境中的腐蝕、力學等性能測試分析，開展材料腐蝕行為、水蒸汽流動加速腐蝕研究機理及其抑制方法研究，對于我國超臨界機組的發展具有重要的意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種高溫流動水蒸汽-冷卻循環環境模擬實驗系統，所述高溫流動水蒸汽-冷卻循環環境模擬實驗系統利用水蒸汽發生裝置和水蒸汽再熱器來制備一定溫度的含氫氣、氧氣等氣體的過熱水蒸汽，進而采用拉瓦爾噴管加速原理，使過熱水蒸汽在試驗區形成高速流動水蒸汽環境，實現材料在該環境下的腐蝕或力學性能測試分析。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高溫流動水蒸汽-冷卻循環環境模擬實驗系統，所述高溫流動水蒸汽-冷卻循環環境模擬實驗系統包括流動水蒸汽腐蝕環境模擬實驗單元、流動水蒸汽模擬單元和試樣冷卻單元；

所述流動水蒸汽腐蝕環境模擬實驗單元包括水蒸汽環境箱和樣品夾持裝置；

所述樣品夾持裝置貫穿所述水蒸汽環境箱且與所述水蒸汽環境箱密封連接；

所述流動水蒸汽模擬單元與所述水蒸汽環境箱密封連接；

所述試樣冷卻單元通過所述水蒸汽環境箱且與所述水蒸汽環境箱密封連接。

進一步地，所述水蒸汽環境箱的箱體四面的中心均設置有一個通孔，所述通孔處設置端蓋法蘭，包括第一端蓋法蘭、第二端蓋法蘭、第三端蓋法蘭和第四端蓋法蘭；

所述第一端蓋法蘭和所述第二端蓋法蘭相對設置；

所述第三端蓋法蘭和所述第四端蓋法蘭相對設置。

進一步地，所述水蒸汽環境箱為斜底異型結構，其橫截面形狀為斜邊在下方的直角梯形。

進一步地，所述樣品夾持裝置包括第一夾具、第一波紋管和第二夾具；

所述第一夾具穿過所述第一端蓋法蘭且采用第一波紋管與所述水蒸汽環境箱動態密封；

所述第二夾具穿過所述第二端蓋法蘭與所述水蒸汽環境箱靜態密封；

所述第一夾具與所述第二夾具將試樣固定在在所述水蒸汽環境箱箱體內部中心。

進一步地，所述第一夾具與所述第二夾具在所述水蒸汽環境箱外可與力學性能試驗機的上下拉桿連接，用于試樣在流動水蒸汽環境下的力學性能測試。