一種金屬材料高溫水蒸汽氧化實驗裝置的製作方法
2023-09-21 18:35:10
專利名稱：一種金屬材料高溫水蒸汽氧化實驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及高溫水蒸汽氧化裝置，尤其涉及一種結構簡單的實驗室用的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置。
背景技術：
鍋爐管道用鋼等金屬材料長期在高溫水蒸汽環境下工作必然會受到氧化的侵蝕， 要分析氧化膜的結構和變化過程，最好的方法是隨時取實際運行過程中的試樣進行分析， 但是鍋爐的運行是不可能隨時停止的，因此要研究氧化膜的形成機理和形成過程就需要進行模擬實驗來完成，而如何分析氧化機理和模擬實際氧化過程也是一項重大的實驗室工作，為了讓實驗更加接近實際情況，高溫水蒸汽氧化裝置就成為了一種需要，現在公布的水蒸汽氧化裝置很少，在這些裝置中有的裝置結構過於複雜導致成本過高，例如申請號為 200910017551.8的發明專利金屬材料高溫水蒸汽氧化實驗裝置，有幾級結構，裝置相當複雜，這必然會提高成本；有的則由於裝置設計的問題導致準確度不高，例如常用的塔式氧化爐，裝置精密度不能達到實驗要求。發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、實驗數據又能夠得到保證的高溫水蒸汽氧化實驗裝置。
為達上述目的，本發明採取如下方案一種金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特徵是包括外殼、帶有爐內溫度傳感器的溫度控制裝置、帶有控制閥門的給水裝置、以及設在外殼內的水蒸汽發生裝置和帶有頂蓋的高溫水蒸汽氧化爐，所述的給水裝置與水蒸汽發生裝置有水管連通，所述的水蒸汽發生裝置和高溫水蒸汽氧化爐之間有蒸汽通道連通，所述的爐內溫度傳感器與溫度控制裝置有控制線電連接，所述的溫度控制裝置通過電阻絲控制電路控制高溫水蒸汽氧化爐內的加熱電阻絲溫度，所述的頂蓋上開有水蒸汽出口和爐內溫度傳感器插孔、固定有試樣掛鈎，所述的水蒸汽發生裝置和高溫水蒸汽氧化爐均被保溫材料包裹，高溫水蒸汽氧化爐的上方留有頂蓋槽，所述的連接於頂蓋的試樣掛鈎及水蒸汽出口、爐內溫度傳感器也由保溫材料包裹於頂蓋內。
所述的蒸汽通道為處於下方的水蒸汽發生裝置通過一個小孔連通高溫水蒸汽氧化爐底部。
所述的頂蓋上開有的水蒸汽出口為貫穿頂蓋上下的一空心高溫陶瓷管，這樣可防止頂蓋自身被氧化侵蝕；所述的試樣掛鈎附著在空心水蒸汽出口管側壁，試樣通過耐熱金屬絲懸掛於掛鈎上。
所述的頂蓋高於頂蓋槽，兩者能夠良好密封。
所述的氧化爐內壁採用耐高溫氧化材料如T91鋼、HR3C鋼、鎳基合金材料等，保溫材料可以選用石棉等材料。高溫水蒸汽氧化爐設計容量為5 10升，水蒸汽發生裝置設計容量為0. 5 I升。
工作時，先將試樣通過耐熱金屬絲懸掛於試樣掛鈎上，將頂蓋蓋在頂蓋槽內，密封好，然後將溫度傳感器通過頂蓋上的專門通道伸入爐內，隨後設定爐內溫度。打開給水裝置的水流控制閥門，閉合氧化爐和水蒸汽發生裝置的電阻絲電路，給水裝置中的水通過水流控制閥門進入水蒸汽發生裝置變成水蒸汽上升到高溫水蒸汽氧化爐與試樣發生氧化反應， 最後通過水蒸汽出口流失。保溫進行相應時間的實驗之後斷開電阻絲電路，關閉給水裝置水流閥門，待整體冷卻之後取出溫度傳感器，提起頂蓋取下試樣即可。本裝置結構簡單，主要氧化工作只有一級，另外由於高溫氧化爐內的高溫水蒸汽是來自於水蒸汽發生器中的水蒸汽，比直接向高溫氧化爐中加水所得到的蒸汽要穩定，水蒸汽的產生也更加容易，所得到的實驗數據也更加可靠。
本發明具有以下優點和積極效果(1)可以實現實驗室用的金屬材料高溫水蒸汽氧化實驗；(2)結構簡單，生產容易，成本低廉。
下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步說明。
圖I為本發明實施例的示意簡圖，圖2為本發明實施例的剖視簡圖，圖3為本發明實施例的陶瓷管水蒸汽出口和試樣掛鈎剖視圖。
圖中1——外殼，2——電阻絲控制電路，3——溫度控制裝置，4——爐內溫度傳輸電路，5——頂蓋，6——給水裝置，7——水流傳輸管，8——水流控制閥門，9—水蒸汽發生裝置，10—氧化爐壁，11—爐內溫度傳感器，12— 試樣掛鈎及水蒸汽出口， 13——加熱電阻絲，14——水蒸汽氧化爐，15—一頂蓋槽， 16——保溫材料，17——水蒸汽出口， 18——試樣掛鈎。
具體實施方式
參見附圖I、2和圖3，本發明的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置實施例，包括外殼I、 帶有爐內溫度傳感器11的溫度控制裝置3、帶有控制閥門8的給水裝置6、以及設在外殼內的水蒸汽發生裝置9和帶有頂蓋5的高溫水蒸汽氧化爐14，給水裝置6與水蒸汽發生裝置 9有水管連通，水蒸汽發生裝置9和高溫水蒸汽氧化爐14之間有蒸汽通道連通，爐內溫度傳感器11與溫度控制裝置3有控制線電連接，溫度控制裝置3通過電阻絲控制電路2控制高溫水蒸汽氧化爐內的加熱電阻絲13的溫度，頂蓋上開有水蒸汽出口和爐內溫度傳感器插孔、固定有試樣掛鈎12，水蒸汽發生裝置和高溫水蒸汽氧化爐均被保溫材料16包裹，高溫水蒸汽氧化爐的上方留有頂蓋槽，頂蓋高於頂蓋槽，兩者能夠良好密封，連接於頂蓋的試樣掛鈎及水蒸汽出口 12、爐內溫度傳感器4也由保溫材料包裹於頂蓋內。
水蒸汽通道為處於下方的水蒸汽發生裝置通過一個小孔連通高溫水蒸汽氧化爐底部。
頂蓋上開有的水蒸汽出口為貫穿頂蓋上下的一空心高溫陶瓷管，這樣可防止頂蓋自身被氧化侵蝕；試樣掛鈎附著在空心水蒸汽出口管側壁，試樣通過耐熱金屬絲懸掛於掛鈎上。
本實施例設計的氧化爐14容量為5升，水蒸汽發生裝置9容量為0. 5升，水蒸氣發生裝置9爐壁採用普通耐高溫材料即可，氧化爐爐壁10採用鎳基合金使爐內可承受溫度達到700°C以上，水蒸汽發生裝置9和氧化爐14的連接通道需要採用跟氧化爐壁10 —樣的材料，管式電阻絲13功率為4W，水蒸汽出口管17設計為高溫陶瓷管，防止高溫水蒸汽在流失的過程中侵蝕爐壁。
按照本發明的實施例，使用時先將試樣通過耐熱鋼絲懸掛於試樣掛鈎18下方，將頂蓋5放置於頂蓋槽15內，將溫度傳感器11通過頂蓋中的爐內溫度傳感器插孔插入爐內， 按照實驗所需調節溫度控制器3控制電阻絲13的工作，達到所需的溫度，爐內實際溫度由爐內溫度傳感器11讀取，水蒸汽發生器9內的溫度由另一組電阻絲13控制在100°C左右， 當溫度達到要求電阻絲電路會自動通斷來維持溫度穩定。實驗開始前將給水裝置9中注滿水，通過計算實驗需要的蒸汽流量設定水流控制閥門8來調節水流從而調節水蒸汽流量。 由此，即可開始高溫氧化模擬實驗。開始實驗後，打開水流控制閥門8，接通兩組電阻絲13 的電源，水蒸汽氧化爐14和水蒸汽發生裝置9同時開始升溫，水流通過水流傳輸管進入溫度為100°C左右的水蒸汽放生裝置9內變成水蒸汽，上升到水蒸汽氧化爐14內與試樣發生高溫水蒸汽氧化反應，最後通過水蒸汽出口 17流失到空氣中，當爐內溫度即由溫度傳感器 11讀取的溫度達到實驗溫度時即開始計時。實驗結束後，斷開電源，關閉水流控制閥門8， 掀起頂蓋5取出試樣即可。權利要求
1.一種金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特徵是包括外殼、帶有爐內溫度傳感器的溫度控制裝置、帶有控制閥門的給水裝置、以及設在外殼內的水蒸汽發生裝置和帶有頂蓋的高溫水蒸汽氧化爐，所述的給水裝置與水蒸汽發生裝置有水管連通，所述的水蒸汽發生裝置和高溫水蒸汽氧化爐之間有蒸汽通道連通，所述的爐內溫度傳感器與溫度控制裝置有控制線電連接，所述的溫度控制裝置通過電阻絲控制電路控制高溫水蒸汽氧化爐內的加熱電阻絲溫度，所述的頂蓋上開有水蒸汽出口和爐內溫度傳感器插孔、固定有試樣掛鈎，所述的水蒸汽發生裝置和高溫水蒸汽氧化爐均被保溫材料包裹，高溫水蒸汽氧化爐的上方留有頂蓋槽，所述的連接於頂蓋的試樣掛鈎及水蒸汽出口、爐內溫度傳感器也由保溫材料包裹於頂蓋內。
2.根據權利要求I所述的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特徵是所述的蒸汽通道為處於下方的水蒸汽發生裝置通過一個小孔連通高溫水蒸汽氧化爐底 部。
3.根據權利要求2所述的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特徵是所述的頂蓋上開有的水蒸汽出口為貫穿頂蓋上下的一空心高溫陶瓷管；所述的試樣掛鈎附著在空心水蒸汽出口管側壁，試樣通過耐熱金屬絲懸掛於掛鈎上。
4.根據權利要求3所述的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特徵是所述的頂蓋高於頂蓋槽，兩者密封良好。
5.根據權利要求4所述的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特徵是所述的氧化爐內壁採用耐高溫氧化材料T91鋼、HR3C鋼或鎳基合金材料，保溫材料選用
全文摘要
一種金屬材料高溫水蒸汽氧化實驗裝置，包括外殼、帶有爐內溫度傳感器的溫度控制裝置、帶有閥門的給水裝置、設在外殼內的水蒸汽發生裝置和帶有頂蓋的高溫水蒸汽氧化爐，給水裝置與水蒸汽發生裝置有水管連通，水蒸汽發生裝置和水蒸汽氧化爐之間有蒸汽通道連通，溫度控制裝置通過電阻絲控制電路控制水蒸汽氧化爐內的加熱電阻絲溫度，頂蓋上開有水蒸汽出口和溫度傳感器插孔、固定有試樣掛鈎，水蒸汽發生裝置和水蒸汽氧化爐均被保溫材料包裹，水蒸汽氧化爐的上方留有頂蓋槽，連接於頂蓋的試樣掛鈎及水蒸汽出口、溫度傳感器也由保溫材料包裹於頂蓋內。本發明結構簡單生產容易成本低廉，可實現實驗室用的金屬材料高溫水蒸汽氧化實驗。
文檔編號G01N17/00GK102539309SQ20111042197
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者宋濤, 王偉, 王志武, 鍾萬裡 申請人:廣東電網公司電力科學研究院, 武漢大學