一种模拟临氢管材-掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及研究金属氢渗透行为的领域，具体为一种模拟临氢管材

【技术实现步骤摘要】
一种模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及研究金属氢渗透行为的领域，具体为一种模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置及使用方法
。

技术介绍

[0002]氢气输送是氢能利用的重要环节
。
按照氢在输送时所处状态的不同，可以分为气氢输送
、
液氢输送和固氢输送
。
其中气氢和液氢输送目前正在大规模使用
。
输送装置可以是管网或高压容器
。
为了提高输送能力，一般需要将氢气加压，液氢同样对装置产生一定压力
。
[0003]氢气传输管道或者氢气存储装置在服役时，会受到一定的压力，氢原子进入材料结构内部后会引发氢脆特征的氢致开裂行为，严重影响材料的结构安全
。
在一定程度上，氢致开裂行为的敏感性与氢气的压力有关
。
[0004]新管道建设的高昂投资成本构成了扩展氢气管道输送基础设施的主要障碍
。
利用现有管道输氢或者掺氢输送的安全性
、
控制氢渗透和泄露的需求等现实要求都需要对输氢装置进行可靠性
、
经济性评价
。
因此，有必要研究金属在气态氢气下氢的渗透行为，并以此作为选材和对材料评判的依据
。
[0005]目前金属的氢渗透测试方法有多种，电化学测定金属氢扩散行为尚无标准装置，为了满足生产科研的需要，氢气渗透测试的装置大多自行设计搭建，这既存在安全隐患又存在测试稳定性差
、
测试操作繁琐等诸多影响工作的问题，给生产科研带来了阻力
。
因此，有必要设计一种简单
、
精确
、
安全性高
、
测试稳定
、
便于操作的测试装置
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置及使用方法，解决现有技术中氢气渗透测试装置既存在安全隐患又存在测试稳定性差
、
测试操作繁琐等诸多影响工作的问题
。
[0007]本专利技术的技术方案是：
[0008]一种模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，该装置以双电解池为核心部分，由阳极池与阴极池两个部分组成，阳极池与阴极池沿水平方向左右相对设置，阳极池的右侧开口与阴极池的左侧开口相对应，阴极池的右侧与气体缓冲釜出气口通过气体导管连接，氢气通过氢气瓶与氢气缓冲罐进入气体缓冲釜内，通过气体缓冲釜向阴极池输送高压氢气，称为输气系统；其中：
[0009]阴极池的左侧开口处设有样品槽，试样沿竖向安装于样品槽；阴极池的左侧开口端外侧设有左法兰，左法兰中心孔内壁设有与阴极池左侧端面相对应的竖向凸台，竖向凸台
、
左法兰中心孔内壁
、
阴极池左侧端面之间形成样品槽，阴极池左侧端面与试样的一侧之间通过第一
O
型密封圈进行密封；阳极池的右侧开口端设有与左法兰相对应的右法兰，右法
兰中心孔位于阳极池的右侧开口以内，右法兰的右侧端面中心处设有水平凸台，水平凸台的外端与试样的另一侧相对应并接触，阳极池的右法兰外端与试样的另一侧通过第二
O
型密封圈密封连接；阳极池与阴极池利用连接螺栓通过带孔的左法兰
、
右法兰连接固定，连接螺栓拧紧过程中，将试样夹紧
。
[0010]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，阳极池上的参比电极
、
辅助电极以及试样连接电化学工作站，进行氢渗透曲线的测量；同时，阳极池开设有氮气进口和氮气出口，氮气进口下端接近阳极池底部，氮气出口位于阳极池上平面，氮气瓶通过氮气导管连接氮气进口，向阳极池输送氮气并通过氮气出口排出，氮气瓶上设有氮气稳压阀
、
氮气瓶开关；同时，阳极池顶部开设有进液口，阳极池底部开设有出液口，方便电解液的导入与导出
。
[0011]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，阳极池内装有
0.2mol/L
的
NaOH
溶液作为电解液，试样
、
参比电极
、
辅助电极浸在电解液中
。
[0012]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，氢气瓶上安装气瓶开关
、
氢气稳压阀，氢气瓶的氢气出口通过气体导管与氢气缓冲罐的氢气入口相连通，氢气瓶内氢气压力高于所需测试的最高氢气压力，并且通过调整氢气稳压阀来调整通往缓冲罐的气体流速大小；氢气缓冲罐上安装氢气电磁阀，氢气电磁阀的控制端与信号采集处理系统的总控制电脑相连接，氢气电磁阀外侧的氢气出口通过气体导管与气体缓冲釜进气口连接，气体缓冲釜上方安装有气体缓冲釜进气口，气体缓冲釜侧面安装有气体缓冲釜出气口
。
[0013]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，信号采集处理系统的控制柜上设有紧急开关
、
指示灯
、
环境湿度显示器
、
环境温度显示器
、
压力显示器
、
连接电化学工作站的电脑和总控制电脑，紧急开关
、
指示灯
、
环境湿度显示器
、
环境温度显示器
、
压力显示器分别通过线路与总控制电脑连接，氢气缓冲罐上的氢气电磁阀
、
防爆房内的氢气探测器与总控制电脑相连接
。
[0014]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，该装置设置于防爆房内，防爆房由防爆玻璃搭建，防爆房的顶部通过气体管道与大气连通，气体管道的出口处设置换气扇，换气扇不断向大气排出气体
。
[0015]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，阴极池选用优质不锈钢材质，以承受气体高压以及长期的氢气损伤
。
[0016]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置的使用方法，采用该装置测量高压气相氢渗透动力学参数，对试样进行预处理和单面镀镍，然后进行动力学参数测定
。
[0017]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置的使用方法，在测试开始前，打开氮气瓶上的氮气稳压阀和氮气瓶开关，使氮气在氮气瓶与电解液间的压力差作用下进入阳极池，从氮气出口排出，测试期间持续通入氮气，去除溶解氧；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，其特征在于，该装置以双电解池为核心部分，由阳极池与阴极池两个部分组成，阳极池与阴极池沿水平方向左右相对设置，阳极池的右侧开口与阴极池的左侧开口相对应，阴极池的右侧与气体缓冲釜出气口通过气体导管连接，氢气通过氢气瓶与氢气缓冲罐进入气体缓冲釜内，通过气体缓冲釜向阴极池输送高压氢气，称为输气系统；其中：阴极池的左侧开口处设有样品槽，试样沿竖向安装于样品槽；阴极池的左侧开口端外侧设有左法兰，左法兰中心孔内壁设有与阴极池左侧端面相对应的竖向凸台，竖向凸台
、
左法兰中心孔内壁
、
阴极池左侧端面之间形成样品槽，阴极池左侧端面与试样的一侧之间通过第一
O
型密封圈进行密封；阳极池的右侧开口端设有与左法兰相对应的右法兰，右法兰中心孔位于阳极池的右侧开口以内，右法兰的右侧端面中心处设有水平凸台，水平凸台的外端与试样的另一侧相对应并接触，阳极池的右法兰外端与试样的另一侧通过第二
O
型密封圈密封连接；阳极池与阴极池利用连接螺栓通过带孔的左法兰
、
右法兰连接固定，连接螺栓拧紧过程中，将试样夹紧
。2.
按照权利要求1所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，其特征在于，阳极池上的参比电极
、
辅助电极以及试样连接电化学工作站，进行氢渗透曲线的测量；同时，阳极池开设有氮气进口和氮气出口，氮气进口下端接近阳极池底部，氮气出口位于阳极池上平面，氮气瓶通过氮气导管连接氮气进口，向阳极池输送氮气并通过氮气出口排出，氮气瓶上设有氮气稳压阀
、
氮气瓶开关；同时，阳极池顶部开设有进液口，阳极池底部开设有出液口，方便电解液的导入与导出
。3.
按照权利要求2所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，其特征在于，阳极池内装有
0.2mol/L
的
NaOH
溶液作为电解液，试样
、
参比电极
、
辅助电极浸在电解液中
。4.
按照权利要求1所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，其特征在于，氢气瓶上安装气瓶开关
、
氢气稳压阀，氢气瓶的氢气出口通过气体导管与氢气缓冲罐的氢气入口相连通，氢气瓶内氢气压力高于所需测试的最高氢气压力，并且通过调整氢气稳压阀来调整通往缓冲罐的气体流速大小；氢气缓冲罐上安装氢气电磁阀，氢气电磁阀的控制端与信号采集处理系统的总控制电脑相连接，氢气电磁阀外侧的氢气出口通过气体导管与气体缓冲釜进气口连接，气体缓冲釜上方安装有气体缓冲釜进气口，气体缓冲釜侧面安装有气体缓冲釜出气口
。5.
按照权利要求4所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境耦合的高压气相氢渗透动力学测试装置，其特征在于，信号采集处理系统的控制柜上设有紧急开关
、
指示灯
、
环境湿度显示器
、
环境温度显示器
、

【专利技术属性】
技术研发人员：明洪亮，杜建伟，姚婵，石珅，陈健，王俭秋，韩恩厚，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：