1.一種提高耐熱材料抗蒸汽氧化性能的表面預氧化裝置,其特征在于:包括氣體混合器(5),與氣體混合器(5)入口連通的臭氧發生器(1)和惰性氣體存儲罐(2),分別設置在氣體混合器(5)與臭氧發生器(1)和惰性氣體存儲罐(2)連通的管路上的一號流量計(3)和二號流量計(4),與氣體混合器(5)出口通過循環管道(8)連通的耐熱鋼或合金管屏(6),設置在耐熱鋼或合金管屏(6)出口處的臭氧檢測器(7),所述氣體混合器(5)的出口與耐熱鋼或合金管屏(6)的入口通過循環管道(8)連通為回路。
2.根據權利要求1所述的提高耐熱材料抗蒸汽氧化性能的表面預氧化裝置,其特征在于:所述臭氧發生器(1)中直接得到的以氧氣為氧源產生的臭氧,滿足其新鮮程度且保證所產生臭氧的半衰期不少于表面預氧化裝置運行時間的2~3倍。
3.根據權利要求1所述的提高耐熱材料抗蒸汽氧化性能的表面預氧化裝置,其特征在于:所述耐熱鋼或合金管屏(6)為過熱器或再熱器的耐熱鋼或合金管屏。
4.一種根據權利要求書1所述的提高耐熱材料抗蒸汽氧化性能的表面預氧化裝置進行表面預氧化的方法,其特征在于:包括如下步驟:
步驟1:來自臭氧發生器(1)中的臭氧經一號流量計(3)進入氣體混合器(5)中,同時,惰性氣體存儲罐(2)中的惰性氣體經二號流量計(4)進入氣體混合器中與臭氧進行混合,通過一號流量計(3)和二號流量計(4)調節流量,使臭氧和惰性氣體按照質量比(0.001~0.5):(99.5~99.999)混合,形成含有微量臭氧的特殊氧化劑;
步驟2:含有微量臭氧的特殊氧化劑從氣體混合器(5)中流出進入耐熱鋼或合金管屏(6)中對其內表面進行氧化;氧化時間為5~10min;耐熱鋼或合金管屏(6)中的反應溫度為0~40℃;
步驟3:反應后的特殊氧化劑由循環管路(8)回到氣體混合器(5)中繼續參與反應,保證耐熱鋼或合金管屏(6)表面生成氧化膜的均勻性,同時,實現惰性氣體的循環利用;臭氧檢測器(7)所檢測的臭氧濃度范圍變化不超過5%時即認為氧化過程完全,循環操作結束。
5.根據權利要求書4所述的方法,其特征在于:所述反應溫度為0~40℃,該溫度對耐熱鋼或合金管屏(6)高溫性能無損傷且無需外部加熱,同時在該溫度范圍內,臭氧作為氧化劑時半衰期長,能夠保證臭氧與耐熱鋼管表面的Cr元素充分反應形成致密的富Cr氧化膜,同時,不氧化其他金屬元素。
6.根據權利要求書4所述的方法,其特征在于:所述惰性氣體為氮氣或氬氣,不向材料內部擴散,避免使材料表面生成的氧化膜成分復雜化。
7.根據權利要求書4所述的方法,其特征在于:所述氧化時間為5~10min,可保證管路中通過的臭氧分解率不超過0.5%,化學性質不發生變化。
8.根據權利要求書4所述的方法,其特征在于:含有微量臭氧的特殊氧化劑經由氣體混合器(5)直接進入耐熱鋼或合金管屏(6)中,不對機組其他部件產生破壞。
9.根根據權利要求書4所述的方法,其特征在于:流量計與氣體混合器的聯用能夠嚴格控制特殊氧化劑中臭氧比例,保證誤差不超過0.5%,實現預氧化過程的完成程度。