The present invention provides an experimental device for constant stress loading state of hydrogen permeation and use, which belongs to the technical field of metal material properties test. The device of the invention includes electrochemical testing system and the mechanical stress loading device is mainly composed of the constant stress loading system, electrochemical workstation, constant current meter, ventilation device, hydrogen permeation cell, saturated calomel electrode, platinum electrode, auxiliary salt composition. Device and method provided by the invention can measure the material under different constant tensile stress on the hydrogen diffusion coefficient, the maximum applied force of 6000N stress test depends on the sample size, the sample can be thinner, the applied stress is greater (relation between tensile force and tensile stress:
【技术实现步骤摘要】
一种恒应力加载状态下氢渗透的实验装置及使用方法
本专利技术属于金属材料性能测试
,具体涉及一种测试金属材料在恒定载荷状态下氢扩散系数的简易实验装置。
技术介绍
油气资源开发、运输过程中,大量管线装置都受到工作载荷以及环境应力(如土壤、海水等)的作用。阴极过保护、酸性油气环境腐蚀、含氢介质等均会导致原子氢的产生、吸附以及向钢内的渗透,最终诱导金属结构发生氢脆失效。氢脆本质上是由于氢向金属内部的渗透引起的,研究各种因素对氢渗透行为的影响,是研究氢脆机理和防控措施的重要基础。目前,氢渗透测试多基于Devanathan-Stachurski双电解池原理,但通常在无外加应力的材料中进行。因此,通过常规的氢渗透试验而获得的氢渗透参数无法真实反映应力下氢在金属中的渗透行为,进而对氢脆敏感性的评估造成较大的误差。鉴于此,有必要设计研究更切合真实环境的承受拉应力作用工况的简易氢渗透装置。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足,本专利技术提供了一种研究恒定在载荷下氢渗透行为的装置,可研究土壤、海水等静压环境中金属结构在拉伸应力应变作用下的氢渗透行为,弥补了现有渗透电解池不能在测量受力状态下对金属氢渗透行为的影响的不足。同时,驱气系统的引入可以维持介质的稳定,提高测试精度。其技术方案为:一种恒应力加载状态下的电化学氢渗透实验装置,它主要包括电化学测试系统和机械应力加载装置。所述的电化学测试系统主要由恒电流仪、电化学工作站、氢渗透阴极电解池和氢渗透阳极电解池、饱和甘汞电极和盐桥及辅助铂电极组成,氢渗透阴极电解池和氢渗透阳极电解池通过带孔的塑料法兰连接,氢渗透阴极电解池及氢渗 ...
【技术保护点】
一种恒应力加载状态下的电化学氢渗透实验装置,其特征在于,实验装置包括电化学测试系统和机械应力加载装置;所述的电化学测试系统主要由恒电流仪(1)、电化学工作站(6)、氢渗透阴极电解池(2)和氢渗透阳极电解池(7)、饱和甘汞电极和盐桥(8)及辅助铂电极(4)组成,氢渗透阴极电解池(2)和氢渗透阳极电解池(7)通过带孔的塑料法兰(11)连接,氢渗透阴极电解池(2)及氢渗透阳极电解池(7)与试样(5)之间都装有橡胶密封圈,橡胶密封圈嵌入塑料法兰(11)的沟槽中,防止其变形和脱落;采用螺栓连接后旋紧螺母夹紧橡胶密封圈和试样,实现氢渗透阴极电解池与试样,氢渗透阳极电解池与试样之间的严格密封连接;所述的氢渗透阴极电解池和氢渗透阳极电解池上均带有进气口和排气口;气瓶(3)提供的气源经氢渗透阳极电解池进气口进入,置换电解池溶液内的溶解氧,再从排气口排出;氢渗透阴极电解池进气口和排气口也同样具有排气功能;所述的机械应力加载装置(9)以钢架结构为支撑,利用位移感应器(10)实时监测高压模具弹簧(13)的压缩量;固定试样的夹具(12)由两个部件组成,一个部件固定在钢架结构上,另一个部件与带螺纹的连杆(14)连 ...
【技术特征摘要】
1.一种恒应力加载状态下的电化学氢渗透实验装置,其特征在于,实验装置包括电化学测试系统和机械应力加载装置;所述的电化学测试系统主要由恒电流仪(1)、电化学工作站(6)、氢渗透阴极电解池(2)和氢渗透阳极电解池(7)、饱和甘汞电极和盐桥(8)及辅助铂电极(4)组成,氢渗透阴极电解池(2)和氢渗透阳极电解池(7)通过带孔的塑料法兰(11)连接,氢渗透阴极电解池(2)及氢渗透阳极电解池(7)与试样(5)之间都装有橡胶密封圈,橡胶密封圈嵌入塑料法兰(11)的沟槽中,防止其变形和脱落;采用螺栓连接后旋紧螺母夹紧橡胶密封圈和试样,实现氢渗透阴极电解池与试样,氢渗透阳极电解池与试样之间的严格密封连接;所述的氢渗透阴极电解池和氢渗透阳极电解池上均带有进气口和排气口;气瓶(3)提供的气源经氢渗透阳极电解池进气口进入,置换电解池溶液内的溶解氧,再从排气口排出;氢渗透阴极电解池进气口和排气口也同样具有排气功能;所述的机械应力加载装置(9)以钢架结构为支撑,利用位移感应器(10)实时监测高压模具弹簧(13)的压缩量;固定试样的夹具(12)由两个部件组成,一个部件固定在钢架结构上,另一个部件与带螺纹的连杆(14)连接,通过旋转连杆(14)来改变高压模具弹簧(13)的压缩量,从而带动夹具的移动,进而对试样施加单向拉伸应力;将试样(5)置于夹具(12)的两个部件之间,用螺栓使试样固定到夹具上。2.一种使用权利要求1所述实验装置测试金属材料在加载恒定应力下氢渗透行为的方法,其特征在于,包括以下步骤:1)为避免镀镍后加载对镀镍层造成破坏,本实验采用先加载应力后镀镍的方法;先将试样(5)逐级打磨并抛光后安装到机械应力加载装置(9)的...
【专利技术属性】
技术研发人员:张雷,申红杰,方翊臣,曹文海,邢云颖,路民旭,
申请(专利权)人:北京科技大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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