电化学测量方式的电站流动加速腐蚀模拟实验管路装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电站给水疏水系统流动加速腐蚀领域，具体涉及一种电化学测量方式的电站流动加速腐蚀模拟实验管路装置。
【背景技术】
[0002]目前，国内超临界机组的给水系统管线大多是采用碳钢制造而成，而当给水处理方式为还原性全挥发的条件下，碳钢表面会形成双层的磁性氧化铁薄膜，流动加速腐蚀是会造成管件局部减薄，腐蚀速率高达0.3mm/a (邵飞，张世鑫.流动加速腐蚀对发电厂的影响[J].能源与节能，2014(9):22-23.)。如果不能及时发现，失效器件很可能会突然破裂，导致高温液体和蒸汽外泄，将损坏周围的设备，严重时还会造成人员的伤亡(刘飞华，罗坤杰，李岩.流动加速腐蚀机理及其影响因素[C].The 6th China Corros1nConference, 2011:561-565.)。因此有效的防止电站流动加速腐蚀已经成为火电及核电领域重点研究课题。
[0003]为了研究FAC的复杂机理，研究者们针对不同的方面分别建立出相应的实验系统。如 S.Delaunay 等(Delaunay S，Mansour C，Pavageau E M, et al.Format1n anddeposit1n of iron oxides on stainless steel and carbon steel in condit1nsof secondary circuits of pressurized water reactors[J].Corros1n, 2011,67(1): 015003-1-015003-10.)设计了 F0RTRAND循环回路来研究核电站给水系统垢污的形成及转移机理。EPRI 机构(Machiels A, Munson D.Residual Chromium Effectson Flow-Accelerated Corros1n of Carbon Steel[J].Electric Power ResearchInstitute, EPRI Report TR-1011837, Palo Alto, CA, 2006.)建立了 CIROCO 回路用来研究碳钢中Cr的含量对FAC的影响。我国对于FAC的机理研究才刚刚起步，实验台架也比较缺乏。上海交通大学的伊成龙等(伊成龙.核电厂二回路管道流动加速腐蚀性能研究[D]:[硕士学位论文].上海:上海交通大学机械与动力工程学院，2012.)建立了核电站二回路模拟实验系统来分析不同成分材料在不同工况下的FAC性能曲线。但是，由于传统的FAC实验台都是通过失重法来对碳钢的腐蚀速率进行测量，而这需要进行长期的暴露实验，通常为I至2个月。因此，亟需寻找时间短又不失精确的腐蚀速率测量方式。
[0004]可见，针对上述不足，设计一套原位电化学测量方式的电站流动加速腐蚀模拟实验管路装置已成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电化学测量方式的电站流动加速腐蚀模拟实验管路装置，通过在实验段管路壁面上嵌入工作电极，采用电化学测量方法监测管段内壁的腐蚀，能够真实的反映工业现场的流动状态及流动腐蚀。
[0006]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的电化学测量方式的电站流动加速腐蚀模拟实验管路装置，包括水箱和连接于水箱上的实验管路，所述水箱上安装有温度控制模块、压力控制模块、流量控制模块、介质含氧量控制模块和PH控制模块，所述实验段管路壁面上嵌入有用于监测管段内壁腐蚀的工作电极。
[0007]具体地，所述温度控制模块包括与水箱中流体介质相接触的电加热管，以及与电加热管控制连接的热电偶和智能温度控制仪表。介质的温度信号由热电偶测量并且反馈给智能温度控制仪表，仪表根据测量温度和目标温度之差再对电加热管进行控制。
[0008]具体地，所述压力控制模块包括与水箱相连的高纯氮气瓶，所述高纯氮气瓶与水箱之间串联有调压阀，所述水箱的顶部具有用于排出多余空气的排气阀。将高纯氮气通过通过调压阀的调节从高纯氮气瓶充入水箱，水箱中的多余空气从排气阀中流出。实验介质液面压力通过调压阀控制。
[0009]具体地，所述流量控制模块包括耐腐蚀栗、变频柜和涡轮流量计。流体从水箱中流出，经过耐腐蚀栗提升压力，耐腐蚀栗通过变频柜变换栗的频率来进行流量的调节，经过现场显示型的涡轮流量计进行流量测定，通过测定数据对变频柜进行反馈从而达到目标流量。
[0010]具体地，所述介质含氧量控制模块包括溶氧仪和氮气瓶。从氮气瓶充入高纯氮气对介质进行除氧，溶氧仪8用于测量水箱I内流体介质的含氧量，当含氧量达到要求时，停止氮气的充入。
[0011 ] 具体地，所述pH控制模块包括安装于水箱顶部的注射器和底部的Cpvc管段，所述Cpvc管段上安装有Cpvc球阀，所述注射器内含有实验介质。将Cpvc管段焊接于水箱底部，通过加装Cpvc球阀控制流体的流出，用于流体PH值样本的取样，介质样本通过实验室pH计进行精确测量，然后根据测量数据用含实验介质的注射器18来调节水箱I中流体的pH值。
[0012]具体地，所述管路上具有腐蚀测试段，所述腐蚀测试端上依次安装有依次排列的参比电极、工作电极和辅助电极。
[0013]具体地，所述腐蚀测试段包括水平管路腐蚀测试段和复杂流型管路腐蚀测试段，所述水平管路腐蚀测试段上的参比电极、工作电极和辅助电极指向管路的轴心并处于管路的横断面上；所述复杂流型管路腐蚀测试段上的参比电极、工作电极和辅助电极沿流体的流动方向布设并处管路的纵剖面上。
[0014]本发明同时提出上述电化学测量方式的电站流动加速腐蚀模拟实验管路装置的实验方法，包含以下步骤:
步骤1，通过高纯氮气瓶对水箱充入氮气使整个循环系统保持除氧状态；
步骤2，流体通过Cpvc管进行pH样本的取样，并用实验室pH计进行测定；
步骤3，通过智能温控仪表、热电偶和电加热管一套温控系统来达到介质的目标温度；步骤4，打开阀门，流体流经流量计和压力表进行流量和压力的测定，再进入水平管路腐蚀测试段，经镶嵌在管壁上的三电极系统反应产生电化学信号通过电化学工作站进行分析，得到工作电极的瞬时腐蚀速率；
步骤5，流体流过复杂流型管路腐蚀测试段，与水平管路腐蚀测试段同时产生电化学信号，水平管路腐蚀测试段的瞬时腐蚀速率作为复杂流型管路腐蚀测试段瞬时腐蚀速率的对比组。
[0015]使用时，首先通过高纯氮气瓶对水箱充入氮气使整个循环系统保持除氧状态，流体含氧量低至要求后，停止充入氮气，随后流体通过Cpvc管进行pH样本的取样，并用实验室PH计进行测定。完成pH测定之后，通过智能温控仪表、热电偶和电加热管一套温控系统来达到介质的目标温度。然后打开阀门，流体流经流量计和压力表进行流量和压力的测定，再进入水平管路腐蚀测试段，经镶嵌在管壁上的三电极系统反应产生电化学信号通过电化学工作站进行分析，可以得到工作电极的瞬时腐蚀速率。随后流体流过复杂流型管路腐蚀测试段，与水平管路腐蚀测试段同时产生电化学信号，水平管路腐蚀测试段的瞬时腐蚀速率作为复杂流型管路腐蚀测试段瞬时腐蚀速率的对比组。
[0016]有益效果:
1、本发明采用了电化学测量方法，可以瞬时的测量实验电极的腐蚀速率，相比传统电站腐蚀试验所采用的失重法要大大的缩短了实验时间。
[0017]2、本发明通过在实验段管路壁面镶嵌