Устройство для исследования коррозии металлов в жидкометаллических теплоносителях

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I«>748196 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.1078 (21) 2672545/25-28 с присоединением заявки È9 (23) Приоритет

Опубликовано 150780. Бюллетень Мо26

Дата опубликования описания 150780

G 01 и 17/00

G 01 И 3/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ($$) Уд((620. 1893. . 93 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.И.Шавырин (71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ

В ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ TEIIJIOHOCHTEJIHX

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования коррозии металла в жидкометаллических теплоносителях. 5

Известно устройство для исследования коррозии металлов в ксидкометаллических теплоносителях, содержащее стакан, полость которого предназначена для заполнения жидким металлом и 1О размещения в ней средств для крепления образца (1) .

Наиболее близким к иэобретенин} по технической сути является устройство для исследования коррозии метал- 15 лов в жидкометаллических теплоносителях, представляющее собой вертикальную ампулу, снабженную охватывающим ее нагревателем, перегородкой, выполненной в виде пластины с капил- 2О лярным каналом, делящим ампулу на верхнюю и нижнюю сообщенные между собой полости $2$ .

Недостатком известных устройств является низкая точность исследова- 25 ний, проводимых с их помощью, так как мала величина диффузионного потока исследуемого вещества, а сам поток яляется не постоянным и затчхающим по времени в связи с иэотер-ЗО мическими условиями проведения исследования.

Целью изобретения является повышение точности исследований.

Это достигается за счет того, что устройство снабжено установленным в нижней полости ампулы охладителем, предназначенным для поддержания температуры нижней полости на 1-10 С выше температуры плавления жидкометаллического теплоносителя, а перегородка выполнена в виде смежных каналов, диаметры которых выбраны иэ условия устранения конвекции при сохранении диффузионного массопереноса.

Кроме того, система каналов выполнена иэ керамических цилиндрических стержней или из керамических цилиндрических трубочек.

На фиг. 1 приведена схема устройства, общий вид; на фиг. 2 — разрез

A-A на фиг. 1.

Устройство представляет собой ампулу, образованную трубой 1 с приваренными к ней заглушкой 2, крышкой 3, обечайкой 4 и теплоиэолирующими экранами 5, размещенными в вакуумируемом зазоре между трубой 1 и обечайкой 4.

748196

Вверху ампулы имеется нагреватель в виде печи 6, а внизу — охладитель в виде жидкостного холодильника 7.

Внутри ампулы расположены детали, изготовленные иэ спеченной керамики, которая является коррозионно стойкой в жидком металле: стакан 8, изолирующий жидкий металл от трубы 1, крышка 9 с отверстием для заливки жидкого металла и отверстием, через которое проходит металлический чехол, термопары 10 и на которое опирается керамическая пробирка 11.

Нагреваемый объем вверху ампулы с исследуемыми металлическими образцами 12, собранными на стержнях 13 и разделенными с помощью шайб 14, IS отделен от охлаждаемого объема 1 перегородкой, выполненной в виде системы каналов 15, диаметр которых выбирается из условия устранения конвекции при сохранении диффузион И ного массопереноса и равен 0,61,0 мм. Система каналов 15 опирается на стаканчик-массоприемник 16 и выполняется из керамических цилиндрических стержней с диаметром 2,3 мм или керамических цилиндрических трубочек с внутренним диаметром не более 1,0 мм и внешним диаметром

2,3 мм. В крышке 9 имеется канал 17 для заливки металла, а термопара

18 установлена на ампуле.

Устройство работает следующим образом.

В ампулу с приваренной крышкой 3 устанавливают керамический стакан 8, стаканчик-массоприемник 16, который предварительно взвешивается, перегородку в виде системы каналов

15, предварительно взвешенные образцы 12 на стержнях 13, затем устанавливается крышка 9 вместе с пробиркой 40

11, сверху приваривается эаглушка 2.

В устройство заливается жидкометаллический теплоноситель через канал 17, потом металл охлаждают до твердого состояния, и в вакууме заваривают канал 17. После этого ампула устанавливается в вертикальное положение, на ней закрепляют электропечь б, холодильник 7, термопару 18.

Включив электропечь б, поднимают температуру объема до требуемой, затем, регулируя мощность холодильника 7, находят условие, когда температура нижней полости ампулы будет поддерживаться стационарной,. равной температуре плавления жидкого металла, плюс 5 C. С этого момента начинается отсчет времени, необходимого для испытания образцов.

В процессе испытаний поддерживается постоянный диффузионный поток 6О иэ верхней полости в нижнюю, в то время как конвекции не происходит эа счет перегородки, выполненной из смежных каналов разного диаметра.

После выдержки образцов заданное время вновь взвешивают их стаканчикмассоприемник, и по изменению веса судят о коррозии и массопереносе °

Данное устройство позволяет с высокой точностью проводить исследования, так как в жидком теплоносителе имеются продукты реакции испытуемых образцов и самого теплоносителя, скорость диффузионного процесса сохраняется постоянной за счет небольшой разницы температур между верхней и .нижней полостью при отсутствии конвекции.

Формула изобретения

1. Устройство для исследования коррозии металлов в жидкометаллических теплоносителях, представляющее собой вертикальную ампулу, снабженную охватывающим ее нагревателем, перегородкой, делящей ампулу на верхнюю и нижнюю сообщенные между собой полости, средствами крепления образцов, размещенными в верхней полости, средствами подвода теплоносителя и термопарами, размещенными в ампуле, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности исследования, оно снабжено установленным в нижней полости ампулы охладителем, предназначенным для поддержания температуры нижней полости на 1-10 С выше температуры плавления жидкометалличаского теплоносителя, а перегородка выполнена в виде системы каналов, диаметры которых выбраны из условия устранения конвекции при сохранении диффузионного массопереноса.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что система каналов выполнена из .керамических цилиндрических стержней.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что система каналов выполнена из керамических цилиндрических трубочек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Никитин В.И. Физико-химические явления при воздействии жидких металлов на твердые. М., Атомиздат, 1967, с. 63-66.

2. Белащенко Д.К. Явление переноса в жидких металлах и полупроводниках. М., Атомиэдат, 1970, с. 31, рис. 7 (прототип).