一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室及方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室及方法，一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室，包括高压气室、低压气室、金属遮挡片，高压气室下端面设置有双向气孔，高压气室上端面设置有温控连接孔，低压气室上端面设置有真空孔，高压气室与低压气室通过转动机构连接，高压气室与低压气室中间设置有金属遮挡片；通过将聚合物薄片放置于金属遮挡片上可测定渗出侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能，将金属遮挡片放置于聚合物薄片上可测定溶解侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能，依托该气室可进行溶解面积与渗出面积不等的材料气体渗透性能测试，通过气体压差法测试出带有遮蔽工况的聚合物材料气体渗透率。体渗透率。体渗透率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室及方法


[0001]本专利技术涉及一种渗透测试用气室及方法，特别是涉及一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室及方法，属于海洋挠性复合管线测试


技术介绍

[0002]海洋挠性管线作为一种具有特殊结构的海底石油天然气输送管道被越来越多到海上油气资源开发工程中，其结构特点为管线最内层为非密封结构的骨架层，骨架层外部为由高分子聚合物形成的密封输送层；密封输送层外部依次为由金属层组成的抗压铠装层、抗拉铠装层；抗拉铠装层外部为由高分子聚合物形成的密封包覆层。由聚合物形成的密封输送层与密封包覆层形成了一个环空空间，该空间会集聚了从内层透过的气体，具有引起管线压溃失效的风险，因此如何准确分析从内层透过的气体含量尤为重要。
[0003]现有技术针对环空空间的气体含量计算主要考虑聚合物薄片的气体透过率，渗透率测试方法可参考国标GB/T 1038
‑
2000 塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法即压差法，该方法是在标准大气压下利用压差法测量塑料薄膜或塑料薄片的气体渗透系数，同时通过低压腔的压力变动曲线分析得到聚合物薄片的溶解参数和扩散参数。在标准大气压下利用压差法测量塑料薄膜或塑料薄片的气体渗透系数，当装入试样时，上部为高压室，用于存放试验气体，下部为低压室，用于贮存透过的气体并测定透气过程前后压差，以计算试样的气体透过量。测试塑料薄片气体渗透率时，气体溶解面积与气体渗出面积相等，而实际工况中，挠性复合管线的骨架层和铠装层与聚合物内管均有接触，形成一定的遮蔽，对气体渗透过程中的溶解和扩散均有一定的影响，该方法无法准确测试有一定程度遮蔽情况下的聚合物薄片气体渗透率。
[0004]本专利申请正是在这一背景下提出了一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室及方法。
[0006]本专利技术是由以下技术方案实现的：一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室，包括高压气室、低压气室、金属遮挡片；所述高压气室为圆柱形舱体结构，所述高压气室下端面设置有为同心圆的内环形槽与外环形槽，所述内环形槽嵌入有内高压气室密封圈，所述外环形槽嵌入有外高压气室密封圈，所述内高压气室密封圈内侧且位于所述高压气室下端面处设置有双向气孔；所述高压气室上端面设置有温控连接孔；所述高压气室上端面中心处设置有用于实现金属遮挡片与聚合物薄片紧密贴合的旋紧机构；所述低压气室为圆柱形舱体结构，所述低压气室外径与所述高压气室外径相同，
所述低压气室上端面设置有环形槽，所述环形槽嵌入有低压气室密封圈，所述低压气室上端面设置有真空孔；所述高压气室与所述低压气室通过转动机构连接，所述转动机构包括固定设置于低压气室右侧的第一转动轴、通过转动销钉与所述第一转动轴上部转动连接的第二转动轴以及通过转动销钉与所述第二转动轴前端部转动连接的第三转动轴；所述高压气室与所述低压气室中间设置有所述金属遮挡片，所述金属遮挡片的外径大于所述外高压气室密封圈的外径，且小于或等于所述高压气室与所述低压气室的外径。
[0007]本专利技术还涉及一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试方法，所述测试方法，包括以下步骤：步骤S1：测量聚合物薄片厚度，设置温控仪的温度到达实验指定温度，待温度稳定后测定渗出侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能以及溶解侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能；步骤S2：测定渗出侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能的操作方法为：将金属遮挡片放置于低压气室密封圈上，将聚合物薄片放置于金属遮挡片上，转动高压气室，使其与低压气室闭合形成密闭的气室，通过旋紧机构锁紧使金属遮挡片与聚合物薄片紧密贴合以阻碍气体渗透；测定溶解侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能的操作方法为，将聚合物薄片放置于低压气室密封圈上，将金属遮挡片放置于聚合物薄片上，转动高压气室，使其与低压气室闭合形成密闭的气室，通过旋紧机构锁紧使聚合物薄片与金属遮挡片紧密贴合以阻碍气体渗透；步骤S3：将真空泵通过管道分别与高压气室的双向气孔、低压气室的真空孔连接，启动真空泵并抽出高压气室与低压气室的空气，使高压气室与低压气室的气压降到20Pa以下，并持续脱气3小时以上，排除聚合物薄片内吸附的气体和水蒸气；步骤S4：关闭真空泵，打开气源，向高压气室充入试验气体至指定压力，通过计算机记录高压气室与低压气室的压力，进行气体渗透系数计算：（1）气体透过量：在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过聚合物薄片试样单位面积的气体的体积，以标准温度和压力下的体积值表示，单位为：cm3/m2·
d
·
Pa；计算公式：式中：Q
g
：气体透过量；：在稳定透过时单位时间内低压室气体压力变化的算术平均值（单位：Pa/h）；V：低压气室体积（单位：cm3）；S：试样面积（单位：m2）；T：试验温度（单位：K）；T0：标准状态下的温度273.15K；P0：标准状态下的气压101325Pa；
P1‑
P2：试样两侧压差（单位：Pa）；（2）气体渗透系数：在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过聚合物薄片试样单位厚度、单位面积的气体的体积，以标准温度和压力下的体积值表示，单位为：cm3·
cm/cm2·
s
·
Pa；计算公式：式中：P
g
：气体渗透系数；Q
g
：气体透过量；：稳定透过时，单位时间内低压室气体压力变化的算术平均值（单位：Pa/s）；V：低压气室体积（单位：cm3）；S：试样面积（单位：m2）；T：试验温度（单位：K）；D：试样厚度（单位：cm）；T0：标准状态下的温度273.15K；P0：标准状态下的气压101325Pa；P1‑
P2：试样两侧压差（单位：Pa）。
[0008]本专利技术的有益效果：本专利技术公开的一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室及方法，通过所设有的高压气室与低压气室分别或同时安装与聚合物薄片接触的金属遮挡片，可以准确模拟遮挡情况对气体在聚合物薄片中溶解和扩散的影响，依托该气室可进行溶解面积与渗出面积不等的材料气体渗透性能测试，通过气体压差法测试出带有遮蔽工况的聚合物薄片材料气体渗透率。
[0009]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。
附图说明
[0010]图1是本专利技术的优选实施例渗透测试用气室前视图；图2是本专利技术的优选实施例渗透测试用气室俯视图；图3是本专利技术的优选实施例金属遮挡片装配前视图；图4是本专利技术的优选实施例金属遮挡片装配俯视图；图5是本专利技术的优选实施例气室闭合右视图；图6是本专利技术的优选实施例气室闭合俯视图；图7是本专利技术的优选实施例渗出侧被遮挡时试样装配前视图；图8是本专利技术的优选实施例溶解侧被遮挡时试样装配前视图。
[0011]附图中各部件的标记如下：1、高压气室；2、内高压气室密封圈；3、外高压气室密封圈；4、双向气孔；5、低压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室，其特征在于，包括高压气室（1）、低压气室（6）、金属遮挡片（8）；所述高压气室（1）为圆柱形舱体结构，所述高压气室（1）下端面设置有为同心圆的内环形槽与外环形槽，所述内环形槽嵌入有内高压气室密封圈（2），所述外环形槽嵌入有外高压气室密封圈（3），所述内高压气室密封圈（2）内侧且位于所述高压气室（1）下端面处设置有双向气孔（4）；所述高压气室（1）上端面设置有温控连接孔（11）；所述高压气室（1）上端面中心处设置有用于实现金属遮挡片与聚合物薄片紧密贴合的旋紧机构（16）；所述低压气室（6）为圆柱形舱体结构，所述低压气室（6）外径与所述高压气室（1）外径相同，所述低压气室（6）上端面设置有环形槽，所述环形槽嵌入有低压气室密封圈（5），所述低压气室（6）上端面设置有真空孔（7）；所述高压气室（1）与所述低压气室（6）通过转动机构（10）连接，所述转动机构（10）包括固定设置于低压气室（6）右侧的第一转动轴（12）、通过转动销钉（15）与所述第一转动轴（12）上部转动连接的第二转动轴（13）以及通过转动销钉（15）与所述第二转动轴（13）前端部转动连接的第三转动轴（14）；所述高压气室（1）与所述低压气室（6）中间设置有所述金属遮挡片（8），所述金属遮挡片（8）的外径大于所述外高压气室密封圈（3）的外径，且小于或等于所述高压气室（1）与所述低压气室（6）的外径。2.一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试方法，采用如权利要求1所述的一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试用气室，其特征在于：所述一种适用于遮蔽工况下聚合物气体渗透测试方法，包括以下步骤：步骤S1：测量聚合物薄片（9）厚度，设置温控仪的温度到达实验指定温度，待温度稳定后测定渗出侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能以及溶解侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能；步骤S2：测定渗出侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能的操作方法为：将金属遮挡片（8）放置于低压气室密封圈（5）上，将聚合物薄片（9）放置于金属遮挡片（8）上，转动高压气室（1），使其与低压气室（6）闭合形成密闭的气室，通过旋紧机构（16）锁紧使金属遮挡片（8）与聚合物薄片（9）紧密贴合以阻碍气体渗透；测定溶解侧被遮挡时测量聚合物的气体渗透性能的操作方法为，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡晔，宋平娜，张欣波，崔新盟，李兰，刘栋杰，王广雨，
申请(专利权)人：无棣海忠软管制造有限公司，
类型：发明
国别省市：