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三元熔鹽檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-05-13 15:39:03 更新時(shí)間：2025-05-13 21:41:18

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

三元熔鹽檢測(cè)的重要性和背景介紹

三元熔鹽檢測(cè)是高溫熔鹽系統(tǒng)質(zhì)量控制的核心環(huán)節(jié)，在聚光太陽(yáng)能發(fā)電(CSP)、核能系統(tǒng)、高溫冶金等領(lǐng)域具有關(guān)鍵應(yīng)用價(jià)值。三元熔鹽作為典型的高溫傳熱蓄熱介質(zhì)，其化學(xué)組成、熱物性參數(shù)和腐蝕特性直接關(guān)系到能源系統(tǒng)的運(yùn)行效率與安全性。隨著我國(guó)光熱發(fā)電裝機(jī)容量突破500MW，對(duì)LiNO3-NaNO3-KNO3等主流三元熔鹽體系的檢測(cè)需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。專業(yè)的熔鹽檢測(cè)不僅能評(píng)估材料的初始性能，更能預(yù)測(cè)其在550℃以上長(zhǎng)期服役過(guò)程中的穩(wěn)定性變化，為熔鹽系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化以及壽命評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

檢測(cè)項(xiàng)目和范圍

三元熔鹽檢測(cè)涵蓋以下核心項(xiàng)目：1) 化學(xué)組成分析，包括主成分含量（Li/Na/K硝酸鹽比例）、雜質(zhì)元素（Cl-、SO42-等）及水分含量；2) 熱物性檢測(cè)，含熔點(diǎn)、相變焓、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)；3) 腐蝕性能測(cè)試，主要評(píng)價(jià)熔鹽對(duì)304/316不銹鋼、鎳基合金等常見(jiàn)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕速率；4) 熱穩(wěn)定性分析，通過(guò)熱重-差熱聯(lián)用技術(shù)測(cè)定分解溫度及失重行為。檢測(cè)范圍應(yīng)覆蓋新鹽驗(yàn)收、使用中鹽質(zhì)監(jiān)控及廢鹽回收處理全生命周期。

使用的檢測(cè)儀器和設(shè)備

檢測(cè)裝備體系包括：1) 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)用于元素定量分析，檢測(cè)限達(dá)ppb級(jí)；2) 卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀，精度±0.1μg H2O；3) 同步熱分析儀(STA)可同步測(cè)定熔點(diǎn)(精度±0.5℃)和相變焓；4) 激光閃射法導(dǎo)熱儀(LFA)測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)(范圍0.1-2000W/m·K)；5) 高溫腐蝕試驗(yàn)系統(tǒng)配備精密電子天平(0.01mg)和SEM-EDS聯(lián)用系統(tǒng)；6) 惰性氣氛手套箱(O2<1ppm)用于樣品前處理。所有設(shè)備均需具備高溫模塊，最高工作溫度不低于700℃。

標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法和流程

標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)流程包括：1) 取樣階段，按GB/T 6678-2003在熔鹽槽不同深度取500g代表性樣品；2) 前處理，在手套箱中破碎過(guò)100目篩，密封保存；3) 化學(xué)分析采用GB/T 13748.20-2020方法，ICP-OES測(cè)試前用硝酸消解樣品；4) 熱分析按ASTM E793執(zhí)行，升溫速率10℃/min，氮?dú)獗Ｗo(hù)；5) 腐蝕測(cè)試參照ASTM G31-72，設(shè)置550℃/1000h加速實(shí)驗(yàn)；6) 熱物性檢測(cè)依據(jù)ISO 22007-2進(jìn)行激光閃射法測(cè)量。關(guān)鍵環(huán)節(jié)需進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，相對(duì)偏差不大于5%。

檢測(cè)結(jié)果的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

合格熔鹽需滿足：1) 主成分比例偏差不超過(guò)標(biāo)稱值的±2%，其中LiNO3(30±0.6)%、NaNO3(18±0.4)%、KNO3(52±1.0)%；2) 雜質(zhì)控制要求Cl-≤500ppm、SO42-≤200ppm、水分≤200ppm；3) 熱物性指標(biāo)：熔點(diǎn)120±5℃、比熱容1.5±0.1J/(g·K)(400℃時(shí))、導(dǎo)熱系數(shù)≥0.5W/(m·K)；4) 腐蝕速率：304不銹鋼≤20μm/year(550℃)；5) 熱分解起始溫度≥600℃。對(duì)于光熱電站用鹽，還需額外滿足3000次熱循環(huán)后熔鹽組分變化率<3%的要求。