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高溫液態(tài)熔鹽檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-03-28 10:45:23 更新時(shí)間：2025-03-27 10:50:52

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

高溫液態(tài)熔鹽（如硝酸鹽、氟鹽混合物等）作為傳熱/儲(chǔ)熱介質(zhì)，需驗(yàn)證其在極端溫度、壓力及熱沖擊下的抗爆性（抗破裂性），確保其在聚光太陽能（CSP）、核能等場(chǎng)景的安全運(yùn)行。檢測(cè)依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：

國際標(biāo)準(zhǔn)：
- ASTM E2941-14（熔鹽高溫腐蝕性測(cè)試）、ASME BPVC Section VIII（壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范）。
- ISO 26802-2010（核設(shè)施用熔鹽安全性要求）。
中國標(biāo)準(zhǔn)：
- GB/T 34533-2017（太陽能熱發(fā)電用熔融鹽）、NB/T 20442-2017（核級(jí)熔鹽性能測(cè)試方法）。
- GB/T 16507-2021（鍋爐及壓力容器耐壓試驗(yàn)）。
行業(yè)規(guī)范：
- 太陽能熱發(fā)電（IEC 62862-3-2）、核反應(yīng)堆材料（NRC RG 1.207）、高溫腐蝕防護(hù)（ISO 17224）。

測(cè)試類型	測(cè)試方法	應(yīng)用場(chǎng)景
靜態(tài)壓力爆破試驗(yàn)	壓力容器極限內(nèi)壓測(cè)試（水壓/氣壓）	驗(yàn)證容器與熔鹽組合的極限承載能力
熱-機(jī)械疲勞試驗(yàn)	循環(huán)熱負(fù)荷+壓力波動(dòng)模擬（高頻感應(yīng)加熱）	評(píng)估長(zhǎng)期運(yùn)行中的疲勞失效風(fēng)險(xiǎn)
熱沖擊試驗(yàn)	高溫熔鹽驟冷（ΔT≥200℃/s）	模擬熔鹽泄露或緊急停機(jī)時(shí)的抗熱震性
化學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試	熔鹽高溫分解氣體壓力監(jiān)測(cè)（密閉反應(yīng)釜）	檢測(cè)熔鹽分解產(chǎn)氣導(dǎo)致的壓力驟升風(fēng)險(xiǎn)

樣品制備與預(yù)處理
- 熔鹽配制：按比例混合鹽類（如60% NaNO?+40% KNO?），干燥脫水（水分≤0.02%）。
- 容器處理：內(nèi)壁噴砂（Ra≤0.8μm），預(yù)氧化處理（形成保護(hù)性氧化膜）。
靜態(tài)壓力爆破試驗(yàn)
- 步驟：
  1. 容器內(nèi)填充熔鹽，密封后加熱至工作溫度（如565℃）。
  2. 以0.1MPa/s速率加壓，直至容器破裂，記錄爆破壓力（≥設(shè)計(jì)壓力3倍為合格）。
熱-機(jī)械疲勞試驗(yàn)
- 操作：
  1. 設(shè)定溫度循環(huán)（如400℃↔600℃，ΔT=200℃/h），同步施加壓力循環(huán)（0.5-3MPa）。 2 每100次循環(huán)后檢測(cè)容器壁厚（超聲波測(cè)厚儀），裂紋擴(kuò)展速率≤1×10?? m/cycle。
化學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試（產(chǎn)氣壓力監(jiān)測(cè)）
- 參數(shù)：
  1. 密閉反應(yīng)釜加熱至熔鹽分解溫度（如硝酸鹽≥600℃），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)部氣壓。
  2. 分解氣體成分分析（質(zhì)譜儀），壓力上升速率≤0.01MPa/min。

材料與設(shè)計(jì)優(yōu)化：
- 容器材料：選用高鉻鎳合金（Cr≥20%，Ni≥50%），抗熔鹽腐蝕（腐蝕速率≤0.1mm/年）。
- 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：避免應(yīng)力集中（圓角半徑≥5mm），焊接接頭無損檢測(cè)（UT/RT覆蓋率100%）。
熔鹽純度管理：
- 雜質(zhì)控制：Cl?≤50ppm，SO?²?≤100ppm（降低腐蝕性）。
- 氧化還原緩沖劑：添加MgO/Al粉（抑制熔鹽分解產(chǎn)氣）。
測(cè)試安全規(guī)范：
- 雙冗余壓力釋放閥（爆破片+彈簧閥），測(cè)試區(qū)域防爆認(rèn)證（ATEX Zone 1）。

智能監(jiān)測(cè)技術(shù)：
- 光纖傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)容器應(yīng)變，AI預(yù)測(cè)剩余壽命（基于損傷累積模型）。
新型熔鹽體系：
- 低共熔鹽（如KNO?-NaNO?-LiNO?），降低熔點(diǎn)（≤200℃）并提高熱穩(wěn)定性。
極端條件模擬：
- 超臨界CO?-熔鹽耦合測(cè)試（壓力≥20MPa），評(píng)估下一代超臨界發(fā)電系統(tǒng)安全性。

通過系統(tǒng)性抗爆性測(cè)試與材料優(yōu)化，高溫熔鹽系統(tǒng)的安全性與可靠性可顯著提升，為新能源及核能領(lǐng)域提供長(zhǎng)效穩(wěn)定的熱管理解決方案。