Способ испытания материалов

 

Изобретение относится к области теплотехнических исследований. Цель - повышение достоверности и производительности при испытании системы материал трубы - слабоагресс вный теплоноситель. Способ испытания совместимости материалов заключается в том, что емкость вакуумируют, частично заполняют коррозионной средой, часть емкости с жидким теплоносителем нагревают , другую часть охлаждают, образцы выдерживают в коррозионной среде заданное время и определяют параметр, по которому судят о скорости коррозии. При этом используют по крайней мере два образца, подвешивают образцы натокоподводахтак, что поверхность частично омывается теплоносителем , внутреннюю поверхность емкости и токоподводы покрывают не взаимодействующим с теплоносителем материалом , а в качестве параметра выбирают величину поляризационного сопротивления жидкого теплоносителя. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ts l ) s G 01 N 1 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848123/28 (22) 09.07.90 (46) 30.10.92. Бюл, ¹ 40 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.И.Руденко, А.П.Нищик, В.Ф.Панасенко и Л.В,Калабина (56) Busse С., Joens I., Companile А.

Hydrogen Generation in Water Heat Pipes at

250 С вЂ” Jnternational Heat Pipe Сол Гегепсе, Stuttgart, 1973, paper 4-2, рр. 1-10.

Авторское свидетельство СССР

N. 1385036, кл. G 01 N 17/00, 1986 (прототип), (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области теплотехнических исследований. Цель — повышение достоверности и производительности

Изобретение относится к теплотехнике, в частности, к технологии изготовления тепловых труб, и может быть использовано для выбора совместимых пар материал тепловой трубы — теплоноситель.

Известен способ определения совместимости материала корпуса тепловой трубы и теплоносителя, включающий вакуумирование полости тепловой трубы, заполнение теплоносителем, нагрев одного конца тепловой трубы постоянным тепловым потоком, охлаждение другого конца, разрезание корпуса и излучение продуктов взаимодействия теплоносителя с материалом корпуса трубы, по виду и количеству которых судят о коррозионном процессе.

Недостаток способа — необходимость разрезания корпуса, длительность испытания в связи c,íåoáxoäèìoñòüþ накопления.БЫ 17726ЯЗ А1 при испытании системы материал трубы— слабоагрессивный теплоноситель. Способ испытания совместимости материалов заключается в том, что емкость вакуумируют, частично заполняют коррозионной средой, часть емкости с жидким теплоносителем нагревают, другую часть охлаждают, образцы выдерживают в коррозионной среде заданное время и определяют параметр, по которому судят о скорости коррозии. При этом используют по крайней мере два образца, подвешивают образцы на токоподводах так, что поверхность частично омывается теплоносителем, внутреннюю поверхность емкости и токоподводы покрывают не взаимодействующим с теплоносителем материалом, а в качестве параметра выбирают величину поляризационного сопротивления жидкого теплоносителя. 1 ил. ощутимого количества продуктов коррозии, корпус тепловой трубы используют лишь один раз, отсутствуют копичественнь|е:оотношения.

Известен также способ ресурсных испытаний, включающий вакуумирование по-, лости тепловой трубы, заполнение О теплоносителем, нагрев одного конца трубы о постоянным тепловым потоком, охлажде- () ние другого конца и периодическое измерение перепада температуры по длине Ф тепловой трубы, по изменению которого судят о наличии и интенсивности коррозионного процесса.

Данный способ уже не требует разрушения тепловой трубы, но также длительный, т,к, для получения надежного заключе ия о совместимости конструкционного материала тепловой трубы п теплоносителем необ1772693 ходимо испытывать устройство в течение времени, не менее номинального времени его эксплуатации. корпус тепловой трубы также используют только один раз (одна пара: материал корпуса — теплоноситель), отсутствуют количественные соотношения, В качестве прототипа выбран способ коррозионных испытаний полых образцов, включающий вакуумирование полости образца, заполнение -части полости образца жидкостью, нагрев одного конца образца постоянным тепловым потоком, охлаждение другого конца при постоянной температуре, Применение данного способа позволяет сократить время испытаний за счет использования имеющегося количественного соотношения, расчет массы неконденсирующегося газа производят с использованием данных. периодических измерений температуры пара в образце.

К недостаткам способа относятся использование только одного конструкционного материала в одном корпусе для коррозионных испытаний, невысокая скорость испытаний, требуется большая вре- менная наработка для появления ощутимых изменений температуры пара,- поскольку последняя малочувствительна к изменению распределения температуры по корпусу с охлаждаемой стороны образца из-эа термостабилиэирующих свойств испарительноконденсационных систем, к которым относится используемый в способе образец.

Цель предлагасмого изобретения — повышение достоверности и производительности при испытании системы "материал трубы — слабоагрессивный теплоноситель", Поставленная цель достигается эа счет того, что в способе коррозионных испытаний полых образцов, включающем ваккумированиеполости образца,.заполнение части полости образца жидкостью. нагрев одного конца образца постоянным тепловым потоком, охлаждение другого конца при постоянной температуре, предусмотрены следующие отличия: а) применяют в качестве постоянно используемой при испытаниях емкость, покрытую изнутри инертным материалом/из инертного материала, в которой подвешивают на floKpblTblx невзаимодействующем с теплоносителем материалом электродах по крайней мере два образца из испытываемого конструкционного материала; .б) измеряют поляризационное сопротивление жидкого теплоносителя на образцах в процессе нагрева — охлаждения противоположных сторон корпуса.

35

40 онного сопротивления теплоносителя 17

-между образцами 3, которое измеряют при

45 помощи измерителя поляризационного сопротивления 16; Скорость коррозии опреде50

10

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом. На чертеже показан корпус 1, покрытый изнутри инертным материалом 2, в котором подвешены образцы 3 из испытываемых материалов на токоподводах 4, поверхность которых изолирована невзаимодействующим с теплоносителем материалом 5, Крышка б, покрытая инертным материалом 7 в месте контактирования с паром жидкости, с выведенными на нее через изолирующие вставки 8 токоподводами 4, соединена с корпусом 1 с образованием герметичного соединения посредством прокладки 9. В нижней части корпуса находится нагреватель 10, теплоизолированный при помощи материала с низким коэффициентом теплопроводности 11. В крышку 6 вварена герметичная, покрытая изолирующим инертным материалом 13 гильза 12, в которой размещается термопара 14 для измерения температуры; соединяемая с измерителем термоЭДС 15. Токоподводы 4 соединены с измерителем поляризационного сопротивлений 16. В корпусе 1 находится жидкость (теплоноситель) 17. Крышка корпуса снабжена заправочным штенгелем l8, При реализации способа устанавливают образцы 3 из испытываемого материала и через заправочный штенгель 18 заполняют часть объема корпуса 1 жидкостью (теплоносителем), совместимость которой с данным материалом изучают, Подводят постоянный тепловой поток Q посредством включения нагревателя 10. При этом теплоноситель испаряется, а затем конденсируется на внутренних поверхностях корпуса 1, крышки 6 и стекает вниз, омывая образцы 3, контроль рабочей температуры ведут при помощи термопары, установленной в гильзе

12, В случае протекания корроэионного процееса происходит изменение поляризациляют по. значениям величины поляриэационого сопротивления, полученным при конкретных условиях испытания: марка конструкционного материала, тип жидкости (теплоносителя), температура:

2К ч:-т . где V — скорость коррозии, А/см; г.

К вЂ” коэффициент пересчета, mV; R — поляризационное сопротивление, Ом; $— суммарная (со всех сторон) площадь образцов, см .

1772693

Скорость коррозии V-10, А/см

Время г час, Ме ь — во а

90-95 С

90-95 С 130-135 С

40-45 С

40-45 С

130-135 С

0,307

0,310

0,311

0,305

0,301

0,311

0,306

0,308

0,310

0,308

0,312

0,314

0,314

0,310

0,312

0,314

0,312

0;312

0,314

0,312

6,26

6,37

6,65

6.89

6,67

6,82

6,69

6,70

6,68

6,70

5,2

5,37

5,41

5,38

5,49

5,50

5,70

5,58

5,52

5,52

0,320

0,321

0,319

0,324

0,321

0,323

0,321

0,321

0,321

0,321

4,36

4,54

4,65

4,7

4,76

4,85

4,61

5,01

4,89

4,85

24

48

72

96

164

264

428

769

1000

Рассмотрим проведение испытания 6 образцов из нержавеющей стали

12Х18Н10Т и 6 образцов из меди М1. Образцы имели размеры: диаметр 14 мм, высота

20 мм, Размеры рабочей емкости: наружный 5 диаметр 53 мм, толщина стенки 1,5 мм, высота 80 мм. Объем теплоносителя — 25 см з (дистилированная деаэрированная вода с водородным показателем рН 6,85).

После установки образцов в камеру к 10 нагревателю подводилась стабилизированная нагрузка. Охлаждение верхней части камеры осуществлялось за счет естественной. конвекции. Рабочая температура поддерживалась в трех диапазонах, приведенных 15 ниже в таблице. Периодически производились измерения поляризационного сопротивления теплоносителя Rn при помощи прибора Р5035 и рассчитывались скорости коррозии V. 20

Анализ результатов испытаний позволяет сделать вывод о совместимости пары медь — вода (низкие величины скорости коррозии, практически не зависящие от температуры и времени испытаний) и 25 несовместимости пары нержавеющая сталь-вода (существенные величины скороНе жавеющая сталь-во а сти коррозии, зависящие от температуры и времени).

Формула изобретения

Способ испытания материалов, по которому используют емкость, вакуумируют ее, частично заполняют коррозионной соедой, часть емкости с жидким теплоносителем нагревают, другую ее часть охлаждают, образцы выдерживают в коррозионной среде заданное время и определяют параметр, по которому судят о скорости коррозии, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности и производительности при испытании системы "материал трубы — слабоагрессивный теплоноситель", используют по крайней мере два образца, подвешивают образцы на токоподводах таким образом, что их поверхность частично омывает жидкий теплоноситель, внутреннюю поверхность емкости и токоподводы покрывают невзаимодействующим с теплоносителем материалом, а в качестве параметра, по которому судят о скорости коррозии, выбирают величину поляризационного сопротивления жидкого теплоносителя, определяемого на образцах.

1772 б93

Соста вител ь А. Н и щи к

Техред М.Моргентал

Корректор А.Ворович

Редактор Т.Орлова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 3841 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5