一種熱工模擬臺架ecp在線監(jiān)測電極及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫高壓水溶液體系在線腐蝕監(jiān)測領(lǐng)域，具體是一種適用于熱工模擬臺架的ECP (Electrochemical Corros1n Potential)在線監(jiān)測電極及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國商用核電站主要以壓水堆為主，其二回路服役環(huán)境為高溫高壓水(溫度180?291°C，壓力I?7.6MPa)。服役過程中構(gòu)件材料的環(huán)境腐蝕損傷問題對核電站的安全運行構(gòu)成潛在威脅。國外核電站服役經(jīng)驗表明，在壓水堆二回路進(jìn)行ECP監(jiān)測，對控制二回路碳鋼管道的流動加速腐蝕速率及蒸汽發(fā)生器材料的應(yīng)力腐蝕開裂速率效果顯著。我國目前處在核電快速發(fā)展時期，發(fā)展在線腐蝕監(jiān)檢測和控制技術(shù)，對保障我國核電設(shè)備安全運行，促進(jìn)核電關(guān)鍵技術(shù)自主化有重要意義。
[0003]在模擬熱工模擬臺架上進(jìn)行ECP在線監(jiān)測，可對監(jiān)測系統(tǒng)的安全性、可靠性進(jìn)行驗證，是實現(xiàn)核電站真實環(huán)境內(nèi)ECP在線監(jiān)測的必要過程。由于監(jiān)測環(huán)境條件苛刻，目前國內(nèi)只有少數(shù)實驗室內(nèi)可以進(jìn)行高溫高壓水溶液體系中的ECP測量，尚無熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測的經(jīng)驗。由于操作空間的限制和安全方面的考慮，熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測要求監(jiān)測電極結(jié)構(gòu)緊湊，盡量減少接口數(shù)量，而實驗室內(nèi)采用已有的ECP測試系統(tǒng)進(jìn)行測量時至少需要兩個電極接口，分別安裝高溫工作電極與高溫參比電極。此外實驗室測試時溶液流速遠(yuǎn)小于熱工模擬臺架管道中溶液流速，按現(xiàn)有高溫工作電極中測試試樣的固定方法進(jìn)行熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測時，存在測試試樣的固定與絕緣問題。因此，目前高溫高壓水溶液體系中可用的ECP測試系統(tǒng)無法滿足熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于模擬壓水堆核電站運行結(jié)構(gòu)的熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極及其使用方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中需要較多接口、占用空間大、溶液流速快時測試試樣無法固定與絕緣的問題，為實現(xiàn)熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測提供設(shè)備基礎(chǔ)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極，該電極包括工作電極組件、參比電極組件、連接裝置、固定絕緣裝置四個部分；
[0007]工作電極組件包括工作電極主體和工作電極主體下端連接的支撐管；
[0008]參比電極組件包括參比電極主體、參比電極主體下端連接的支撐連接頭和支撐連接頭下端連接的導(dǎo)液管，在導(dǎo)液管的末端加工螺紋，在距導(dǎo)液管末端一段處的側(cè)壁上開一通孔，該孔與導(dǎo)液管的中心通孔相通；支撐連接頭的下端與熱工模擬臺架管道螺紋連接，支撐連接頭的下端面為環(huán)形凸臺，環(huán)形凸臺壓設(shè)于熱工模擬臺架管道的電極孔處，通過旋緊螺紋使環(huán)形凸臺與熱工模擬臺架管道之間產(chǎn)生壓力，實現(xiàn)金屬硬密封；在支撐連接頭的側(cè)壁鉆孔，所述孔與支撐連接頭的中心通孔相通且軸線垂直；
[0009]連接裝置使工作電極組件與參比電極組件連接為一體，包括彎通、卡套1、卡套II和連接管；彎通的一端朝上，與工作電極組件中支撐管的下端通過卡套I連接在一起，彎通的另一端與連接管的一端通過卡套II連接在一起；連接管的另一端垂直焊接在支撐連接頭的側(cè)壁上，連接管的管腔與支撐連接頭側(cè)壁的孔同軸；
[0010]固定絕緣裝置包括絕緣轉(zhuǎn)接頭、電極導(dǎo)線、測試試樣、絕緣隔片和固定螺帽，絕緣轉(zhuǎn)接頭與參比電極組件中導(dǎo)液管的末端通過螺紋連接，測試試樣通過螺紋連接方式固定在絕緣轉(zhuǎn)接頭的縮徑段；當(dāng)有兩個以上測試試樣時，測試試樣之間用絕緣隔片間隔，固定螺帽與絕緣轉(zhuǎn)接頭縮徑段的末端螺紋連接。
[0011]所述的熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極，支撐連接頭的開孔位置位于中部六棱柱的任一側(cè)壁，所述孔的孔徑比連接管的內(nèi)徑小。
[0012]所述的熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極，絕緣轉(zhuǎn)接頭為變徑結(jié)構(gòu)，自上而下依次為擴徑段、變徑段、縮徑段，外徑逐段減小，擴徑段中心開有螺紋孔，螺紋尺寸與導(dǎo)液管末端螺紋一致，縮徑段為螺紋桿。
[0013]所述的熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極，測試試樣中心開有螺紋通孔，螺紋尺寸與絕緣轉(zhuǎn)接頭的縮徑段一致，測試試樣的一角開有直徑為Imm的小孔。
[0014]所述的熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極，絕緣轉(zhuǎn)接頭、絕緣隔片、固定螺帽均用聚四氟材料。
[0015]所述的熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極，導(dǎo)液管的外徑、絕緣轉(zhuǎn)接頭擴徑段的外徑、固定螺帽的外徑、被測試樣的對角線長度均小于熱工模擬臺架電極孔的內(nèi)徑。
[0016]所述的熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極的使用方法，具體過程如下:
[0017](I)將高溫工作電極除去堵嘴與壓帽，在高溫參比電極的支撐連接頭的側(cè)壁上開孔，將連接管的一端垂直焊接在支撐連接頭的側(cè)壁上，連接管的管腔與孔同軸；
[0018](2)將電極導(dǎo)線的下端穿過測試試樣的小孔，彎折到測試試樣的側(cè)面并點焊連接，將測試試樣固定在絕緣轉(zhuǎn)接頭的縮徑段，當(dāng)有兩個以上測試測試試樣時，試樣之間用絕緣隔片間隔，將固定螺帽與絕緣轉(zhuǎn)接頭縮徑段的末端螺紋連接；
[0019](3)將一端帶彎鉤的工具自連接管穿過支撐連接頭側(cè)壁上的孔，伸入支撐連接頭的中心通孔，將電極導(dǎo)線的上端穿入支撐連接頭的中心通孔，并穿入彎鉤一段距離，用彎鉤工具將電極導(dǎo)線自支撐連接頭側(cè)壁的孔中拉出，經(jīng)由連接管，伸至連接管的外側(cè)，將導(dǎo)液管穿過支撐連接頭的中心通孔放置，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)液管，將導(dǎo)液管的末端與絕緣轉(zhuǎn)接頭螺紋連接，根據(jù)測試試樣的位置調(diào)整電極導(dǎo)線位置，然后將其上端依次穿過卡套I1、彎通、卡套1、支撐管、工作電極主體的中心通孔，伸至ECP在線監(jiān)測電極的外側(cè)，將彎通的右端通過卡套II與連接管連接，將彎通的上端通過卡套I與支撐管連接；
[0020](4)依次安裝工作電極組件與參比電極組件，然后將安裝好的ECP在線監(jiān)測電極放至熱工模擬臺架待測管道處的電極孔，旋緊支撐連接頭，使之與熱工模擬臺架管道實現(xiàn)金屬硬密封。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是:
[0022]1、本發(fā)明通過焊接、卡套連接的方式，將工作電極與參比電極連接為一體，改動范圍小，連接方式可靠、易實施，使ECP在線監(jiān)測電極在確保密封性能的前提下，減少了接口數(shù)量，電極結(jié)構(gòu)緊湊占用空間小。
[0023]2、本發(fā)明利用導(dǎo)液管對測試試樣進(jìn)行固定，并采用螺紋連接的方式，用耐高溫水溶液腐蝕的聚四氟材料制備絕緣轉(zhuǎn)接頭，將測試試樣與導(dǎo)液管連接且電隔離，用聚四氟材料制備的絕緣隔片將多個測試試樣間隔，解決了高溫高速溶液中ECP測試時測試試樣的固定與絕緣難題。
[0024]3、本發(fā)明的絕緣轉(zhuǎn)接頭采用變徑結(jié)構(gòu)，減小了測試試樣所需尺寸及固定絕緣裝置所占空間。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明熱工模擬臺架ECP在線監(jiān)測電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明使用的測試試樣的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，(a)為主視圖；(b)為俯視圖。
[0027]圖3為本發(fā)明在熱工模擬臺架上測得的ECP曲線。其中，上圖為測試得到的ECP曲線，下圖為測試過程中的溫度、溶解氧曲線。
[0028]圖1、圖2中，1-工作電極主體；2_參比電極主體；3_支撐管；4-卡套I ;5-彎通；6-卡套I1-J-連接管；8_支撐連接頭；9_導(dǎo)液管；10_絕緣轉(zhuǎn)接頭；11_電極導(dǎo)線；12_測試試樣；13-絕緣隔片；14_固定螺帽；15-環(huán)形凸臺；16-擴徑段；17-變徑段；18-縮徑段；
19-孔；20-螺紋通孔；21-小孔；22-通孔。
【具體實施方式】
[0029]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供一種適用于模擬壓水堆核電站運行結(jié)構(gòu)的熱工模擬臺架的ECP在線監(jiān)測電極及其使用方法。該電極由工作電極組件、參比電極組件、連接裝置、固定絕緣裝置等部分組成，主要包括:工作電極主體1、參比電極主體2、支撐管3、卡套14、彎通5、卡套116、連接管7、支撐連接頭8、導(dǎo)液管9、絕緣轉(zhuǎn)接頭10、電極導(dǎo)線11、測試試樣12、絕緣隔片13、固定螺帽14等，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0030]工作電極組件包括工作電極主體I和工作電極主體I下端連接的支撐管3，為已有高溫工作電極除去壓帽、堵嘴以外的其余部件。
[0031 ] 參比電極組件包括參比電極主體2、參比電極主體2下端連接的支撐連接頭8和支撐連接頭8下端連接的導(dǎo)液管9，是在已有高溫參比電極的基礎(chǔ)上進(jìn)行以下改動得到:將導(dǎo)液管9的末端加工長度為2cm的外螺紋，在距導(dǎo)液管9末端3cm處的側(cè)壁上開一通孔22，所述通孔22與導(dǎo)液管9的中心通孔相通，確保溶液的導(dǎo)通；在支撐連接頭8中部六棱柱的任一側(cè)壁上鉆孔19，孔19與支撐連接頭8的中心通孔相通且軸線垂直。支撐連接頭8的下端與熱工模擬臺架管道螺紋連接，支撐連接頭8的下端面為環(huán)形凸臺15，環(huán)形凸臺15壓設(shè)于熱工模擬臺架管道的電極孔處，通過旋緊螺紋使環(huán)形凸臺15與熱工模擬臺架管道之間產(chǎn)生壓力，實現(xiàn)金屬硬密封。
[0032]連接裝置將工作電極組件與參比電極組件連接為一體，包括卡套14、彎通5、卡套116和連接管7。彎通5的一端朝上，與支撐管3的下端通過卡套14連接在一起。彎通5的另一端朝右，與連接管7的左端通過卡套116連接在一起。連接管7的右端垂直焊接在支撐連接頭8有孔19的側(cè)壁上，連接管7的管腔與支撐連接頭8側(cè)壁上的孔19同軸，且連接管7的內(nèi)徑略大于孔19的孔徑。