專利名稱：一種金屬材料高溫水蒸汽氧化實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫水蒸汽氧化裝置，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)室用的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置。
背景技術(shù)：
鍋爐管道用鋼等金屬材料長(zhǎng)期在高溫水蒸汽環(huán)境下工作必然會(huì)受到氧化的侵蝕， 要分析氧化膜的結(jié)構(gòu)和變化過程，最好的方法是隨時(shí)取實(shí)際運(yùn)行過程中的試樣進(jìn)行分析， 但是鍋爐的運(yùn)行是不可能隨時(shí)停止的，因此要研究氧化膜的形成機(jī)理和形成過程就需要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)來完成，而如何分析氧化機(jī)理和模擬實(shí)際氧化過程也是一項(xiàng)重大的實(shí)驗(yàn)室工作，為了讓實(shí)驗(yàn)更加接近實(shí)際情況，高溫水蒸汽氧化裝置就成為了一種需要，現(xiàn)在公布的水蒸汽氧化裝置很少，在這些裝置中有的裝置結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜導(dǎo)致成本過高，例如申請(qǐng)?zhí)枮?200910017551.8的發(fā)明專利金屬材料高溫水蒸汽氧化實(shí)驗(yàn)裝置，有幾級(jí)結(jié)構(gòu)，裝置相當(dāng)復(fù)雜，這必然會(huì)提高成本；有的則由于裝置設(shè)計(jì)的問題導(dǎo)致準(zhǔn)確度不高，例如常用的塔式氧化爐，裝置精密度不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)又能夠得到保證的高溫水蒸汽氧化實(shí)驗(yàn)裝置。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取如下方案一種金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特征是包括外殼、帶有爐內(nèi)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(shè)在外殼內(nèi)的水蒸汽發(fā)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(fā)生裝置有水管連通，所述的水蒸汽發(fā)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(nèi)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(nèi)的加熱電阻絲溫度，所述的頂蓋上開有水蒸汽出口和爐內(nèi)溫度傳感器插孔、固定有試樣掛鉤，所述的水蒸汽發(fā)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，所述的連接于頂蓋的試樣掛鉤及水蒸汽出口、爐內(nèi)溫度傳感器也由保溫材料包裹于頂蓋內(nèi)。
所述的蒸汽通道為處于下方的水蒸汽發(fā)生裝置通過一個(gè)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；所述的試樣掛鉤附著在空心水蒸汽出口管側(cè)壁，試樣通過耐熱金屬絲懸掛于掛鉤上。
所述的頂蓋高于頂蓋槽，兩者能夠良好密封。
所述的氧化爐內(nèi)壁采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(shè)計(jì)容量為5 10升，水蒸汽發(fā)生裝置設(shè)計(jì)容量為0. 5 I升。
工作時(shí)，先將試樣通過耐熱金屬絲懸掛于試樣掛鉤上，將頂蓋蓋在頂蓋槽內(nèi)，密封好，然后將溫度傳感器通過頂蓋上的專門通道伸入爐內(nèi)，隨后設(shè)定爐內(nèi)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(fā)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(jìn)入水蒸汽發(fā)生裝置變成水蒸汽上升到高溫水蒸汽氧化爐與試樣發(fā)生氧化反應(yīng)， 最后通過水蒸汽出口流失。保溫進(jìn)行相應(yīng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)之后斷開電阻絲電路，關(guān)閉給水裝置水流閥門，待整體冷卻之后取出溫度傳感器，提起頂蓋取下試樣即可。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要氧化工作只有一級(jí)，另外由于高溫氧化爐內(nèi)的高溫水蒸汽是來自于水蒸汽發(fā)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(wěn)定，水蒸汽的產(chǎn)生也更加容易，所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也更加可靠。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果(1)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用的金屬材料高溫水蒸汽氧化實(shí)驗(yàn)；(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)容易，成本低廉。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
圖I為本發(fā)明實(shí)施例的示意簡(jiǎn)圖，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的剖視簡(jiǎn)圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例的陶瓷管水蒸汽出口和試樣掛鉤剖視圖。
圖中1——外殼，2——電阻絲控制電路，3——溫度控制裝置，4——爐內(nèi)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(fā)生裝置，10—氧化爐壁，11—爐內(nèi)溫度傳感器，12— 試樣掛鉤及水蒸汽出口， 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——試樣掛鉤。
具體實(shí)施方式
參見附圖I、2和圖3，本發(fā)明的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置實(shí)施例，包括外殼I、 帶有爐內(nèi)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(shè)在外殼內(nèi)的水蒸汽發(fā)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(fā)生裝置 9有水管連通，水蒸汽發(fā)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(nèi)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(nèi)的加熱電阻絲13的溫度，頂蓋上開有水蒸汽出口和爐內(nèi)溫度傳感器插孔、固定有試樣掛鉤12，水蒸汽發(fā)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，頂蓋高于頂蓋槽，兩者能夠良好密封，連接于頂蓋的試樣掛鉤及水蒸汽出口 12、爐內(nèi)溫度傳感器4也由保溫材料包裹于頂蓋內(nèi)。
水蒸汽通道為處于下方的水蒸汽發(fā)生裝置通過一個(gè)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；試樣掛鉤附著在空心水蒸汽出口管側(cè)壁，試樣通過耐熱金屬絲懸掛于掛鉤上。
本實(shí)施例設(shè)計(jì)的氧化爐14容量為5升，水蒸汽發(fā)生裝置9容量為0. 5升，水蒸氣發(fā)生裝置9爐壁采用普通耐高溫材料即可，氧化爐爐壁10采用鎳基合金使?fàn)t內(nèi)可承受溫度達(dá)到700°C以上，水蒸汽發(fā)生裝置9和氧化爐14的連接通道需要采用跟氧化爐壁10 —樣的材料，管式電阻絲13功率為4W，水蒸汽出口管17設(shè)計(jì)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(fā)明的實(shí)施例，使用時(shí)先將試樣通過耐熱鋼絲懸掛于試樣掛鉤18下方，將頂蓋5放置于頂蓋槽15內(nèi)，將溫度傳感器11通過頂蓋中的爐內(nèi)溫度傳感器插孔插入爐內(nèi)， 按照實(shí)驗(yàn)所需調(diào)節(jié)溫度控制器3控制電阻絲13的工作，達(dá)到所需的溫度，爐內(nèi)實(shí)際溫度由爐內(nèi)溫度傳感器11讀取，水蒸汽發(fā)生器9內(nèi)的溫度由另一組電阻絲13控制在100°C左右， 當(dāng)溫度達(dá)到要求電阻絲電路會(huì)自動(dòng)通斷來維持溫度穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)開始前將給水裝置9中注滿水，通過計(jì)算實(shí)驗(yàn)需要的蒸汽流量設(shè)定水流控制閥門8來調(diào)節(jié)水流從而調(diào)節(jié)水蒸汽流量。 由此，即可開始高溫氧化模擬實(shí)驗(yàn)。開始實(shí)驗(yàn)后，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(fā)生裝置9同時(shí)開始升溫，水流通過水流傳輸管進(jìn)入溫度為100°C左右的水蒸汽放生裝置9內(nèi)變成水蒸汽，上升到水蒸汽氧化爐14內(nèi)與試樣發(fā)生高溫水蒸汽氧化反應(yīng)，最后通過水蒸汽出口 17流失到空氣中，當(dāng)爐內(nèi)溫度即由溫度傳感器 11讀取的溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)即開始計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，斷開電源，關(guān)閉水流控制閥門8， 掀起頂蓋5取出試樣即可。權(quán)利要求
1.一種金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特征是包括外殼、帶有爐內(nèi)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(shè)在外殼內(nèi)的水蒸汽發(fā)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(fā)生裝置有水管連通，所述的水蒸汽發(fā)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(nèi)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(nèi)的加熱電阻絲溫度，所述的頂蓋上開有水蒸汽出口和爐內(nèi)溫度傳感器插孔、固定有試樣掛鉤，所述的水蒸汽發(fā)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，所述的連接于頂蓋的試樣掛鉤及水蒸汽出口、爐內(nèi)溫度傳感器也由保溫材料包裹于頂蓋內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特征是所述的蒸汽通道為處于下方的水蒸汽發(fā)生裝置通過一個(gè)小孔連通高溫水蒸汽氧化爐底 部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特征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；所述的試樣掛鉤附著在空心水蒸汽出口管側(cè)壁，試樣通過耐熱金屬絲懸掛于掛鉤上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特征是所述的頂蓋高于頂蓋槽，兩者密封良好。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬材料高溫水蒸汽氧化裝置，其特征是所述的氧化爐內(nèi)壁采用耐高溫氧化材料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(shí)驗(yàn)裝置，包括外殼、帶有爐內(nèi)溫度傳感器的溫度控制裝置、帶有閥門的給水裝置、設(shè)在外殼內(nèi)的水蒸汽發(fā)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(fā)生裝置有水管連通，水蒸汽發(fā)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(nèi)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、固定有試樣掛鉤，水蒸汽發(fā)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，連接于頂蓋的試樣掛鉤及水蒸汽出口、溫度傳感器也由保溫材料包裹于頂蓋內(nèi)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單生產(chǎn)容易成本低廉，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用的金屬材料高溫水蒸汽氧化實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N17/00GK102539309SQ20111042197
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者宋濤, 王偉, 王志武, 鐘萬里 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué)