一种模拟临氢管材-掺氢环境-载荷-外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及金属氢失效和氢渗透领域，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
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及金属氢失效和氢渗透领域，具体为一种模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置及使用方法
。

技术介绍

[0002]经济快速发展带来的是能源需求的急剧增加，不可再生能源已经难以满足经济和环境的需求
。
全球能源正在向高效
、
清洁
、
低碳的方向转型推进
。
世界各国的能源转型发展主要集中在太阳能
、
风能以及水电等可再生能源
。
可再生能源发电的间歇性
、
波动性
、
不可准确预测性及调峰难度等，造成部分地区可再生能源发电量的大量浪费
。
氢能是公认的清洁能源，利用可再生能源制取氢气是一种有效解决新能源发电浪费的方法
。
将氢气掺入天然气管道进行输送，是现阶段实现氢气大规模输送的有效手段
。
当天然气掺氢后，管道会暴露在高压富氢环境中，会造成管道的氢损伤以及发生氢气渗透的风险
。
因此，为保证掺氢管输的安全性，需开展掺氢天然气与管材的相容性研究
。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种模拟临氢管材
‑r/>掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置及使用方法
。
在实现纯氢
/
掺氢燃气环境再现和材料受力状态可控的基础上，耦合腐蚀等因素，形成多因素耦合作用下的管道渗氢扩散与氢失效的测试方法
。
[0004]本专利技术的技术方案是：
[0005]一种模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，该装置包括设置于防爆房内的气相氢渗透系统
、
机械加载系统以及信号采集处理控制系统，其中：
[0006]气相氢渗透系统设有氢气瓶
、
氢气缓冲罐
、
电化学工作站
、
阳极电解池
、
辅助电极和参比电极，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，氢气缓冲罐上安装氢气电磁阀，氢气电磁阀的控制端与电化学工作站控制电脑相连接，氢气电磁阀外侧的氢气出口通过氢气导管与拉伸机上中空的试样内腔相连通；阳极电解池由对开的左侧半电解池与右侧半电解池组成，左侧半电解池与右侧半电解池沿水平方向左右相对设置，左侧半电解池与右侧半电解池之间利用螺栓通过带孔的塑料法兰固定，加持在试样的平行段；左侧半电解池上的参比电极
、
右侧半电解池上的辅助电极以及试样分别通过导线连接电化学工作站；
[0007]机械加载系统设有拉伸机
、
上螺帽
、
下螺帽和上夹头
、
下夹头，上部贯通的中空哑铃型棒状试样上下两端分别设有外螺纹，试样的上端安装设置于上夹头内的上螺帽，试样的下端安装设置于下夹头内的下螺帽，试样上下两端通过上螺帽和下螺帽分别固定在上夹头和下夹头中，上夹头和下夹头分别与拉伸机连接；
[0008]信号采集处理控制系统上设有紧急开关
、
指示灯
、
压力显示器
、
环境温度显示器
、
环境湿度显示器
、
电化学工作站控制电脑和拉伸机控制电脑，紧急开关
、
指示灯
、
压力显示器
、
环境温度显示器
、
环境湿度显示器分别通过线路与拉伸机控制电脑连接
。
[0009]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，氢气瓶上安装氢气瓶开关
、
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
。
[0010]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，左侧半电解池的右侧上下开设半圆柱形孔，右侧半电解池的左侧上下开设半圆柱形孔，左侧半电解池的右侧开口与右侧半电解池的左侧开口相对应，且左侧半电解池
、
右侧半电解池之间形成上下两个圆柱形孔，试样沿竖向穿设于所述圆柱形孔，试样与左侧半电解池
、
右侧半电解池紧密接触部位采用上密封圈
、
下密封圈密封连接，通过上密封圈和下密封圈实现阳极电解池与试样之间的密封连接
。
[0011]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，左侧半电解池设有氮气进气管，氮气进气管下端接近左侧半电解池底部且弯折成直角形；右侧半电解池设有氮气出气管，氮气出气管位于右侧半电解池上平面，氮气瓶的氮气出口通过氮气导管连接氮气进气管，向左侧半电解池输送氮气并通过右侧半电解池的氮气出气管排出，氮气瓶上设有氮气稳压阀
、
氮气瓶开关；同时，左侧半电解池顶部设有进液口，进液口连接至电动泵，右侧半电解池底部开设有出液口，出液口连接至溶液储存器，通过电动泵和溶液储存器实现阳极电解池中溶液的输入和输出
。
[0012]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，试样上端开有两个环形凹槽，试样通过环形凹槽以及位于内圈的
O
型密封圈和位于外圈的
O
型密封圈密封与上螺帽形成密封体系；上螺帽设有与试样相同直径的中空结构，并在上螺帽侧边开孔连接氢气导管传输
H2，以确保高压
H2传输进入试样内部；氢气导管上安装压力监测表，高压
H2通过氢气瓶传输进入氢气缓冲罐后，通过氢气导管进入试样的中空内腔，试样内部中空形成充氢空间，对试样进行充氢或掺氢燃气，氢气从试样内部向外表面扩散
。
[0013]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，防爆房由防爆玻璃搭建，其一侧靠在墙体旁边，防爆房的顶部通过气体管道与大气连通，气体管道的出口处穿设于墙体并设置换气扇
。
[0014]所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，氢气缓冲罐上的氢气电磁阀
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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
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，其特征在于，该装置包括设置于防爆房内的气相氢渗透系统
、
机械加载系统以及信号采集处理控制系统，其中：气相氢渗透系统设有氢气瓶
、
氢气缓冲罐
、
电化学工作站
、
阳极电解池
、
辅助电极和参比电极，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，氢气缓冲罐上安装氢气电磁阀，氢气电磁阀的控制端与电化学工作站控制电脑相连接，氢气电磁阀外侧的氢气出口通过氢气导管与拉伸机上中空的试样内腔相连通；阳极电解池由对开的左侧半电解池与右侧半电解池组成，左侧半电解池与右侧半电解池沿水平方向左右相对设置，左侧半电解池与右侧半电解池之间利用螺栓通过带孔的塑料法兰固定，加持在试样的平行段；左侧半电解池上的参比电极
、
右侧半电解池上的辅助电极以及试样分别通过导线连接电化学工作站；机械加载系统设有拉伸机
、
上螺帽
、
下螺帽和上夹头
、
下夹头，上部贯通的中空哑铃型棒状试样上下两端分别设有外螺纹，试样的上端安装设置于上夹头内的上螺帽，试样的下端安装设置于下夹头内的下螺帽，试样上下两端通过上螺帽和下螺帽分别固定在上夹头和下夹头中，上夹头和下夹头分别与拉伸机连接；信号采集处理控制系统上设有紧急开关
、
指示灯
、
压力显示器
、
环境温度显示器
、
环境湿度显示器
、
电化学工作站控制电脑和拉伸机控制电脑，紧急开关
、
指示灯
、
压力显示器
、
环境温度显示器
、
环境湿度显示器分别通过线路与拉伸机控制电脑连接
。2.
按照权利要求1所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，其特征在于，氢气瓶上安装氢气瓶开关
、
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
。3.
按照权利要求1所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，其特征在于，左侧半电解池的右侧上下开设半圆柱形孔，右侧半电解池的左侧上下开设半圆柱形孔，左侧半电解池的右侧开口与右侧半电解池的左侧开口相对应，且左侧半电解池
、
右侧半电解池之间形成上下两个圆柱形孔，试样沿竖向穿设于所述圆柱形孔，试样与左侧半电解池
、
右侧半电解池紧密接触部位采用上密封圈
、
下密封圈密封连接，通过上密封圈和下密封圈实现阳极电解池与试样之间的密封连接
。4.
按照权利要求3所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，其特征在于，左侧半电解池设有氮气进气管，氮气进气管下端接近左侧半电解池底部且弯折成直角形；右侧半电解池设有氮气出气管，氮气出气管位于右侧半电解池上平面，氮气瓶的氮气出口通过氮气导管连接氮气进气管，向左侧半电解池输送氮气并通过右侧半电解池的氮气出气管排出，氮气瓶上设有氮气稳压阀
、
氮气瓶开关；同时，左侧半电解池顶部设有进液口，进液口连接至电动泵，右侧半电解池底部开设有出液口，出液口连接至溶液储存器，通过电动泵和溶液储存器实现阳极电解池中溶液的输入和输出
。5.
按照权利要求1所述的模拟临氢管材
‑
掺氢环境
‑
载荷
‑
外腐蚀耦合作用下的氢促失效实验装置，其特征在于，试样上端开有两个环形凹槽，试样通过环形凹槽以及位于内圈的
O
型密封圈和位于外圈的
O
型密封圈密封与上螺帽形成密封体系；上螺帽设有与试样相同直径的中空结构，并在上螺帽侧边开孔连接氢气导管传输
H2，以确保高压
H2传输进入试样内部；氢气导管上安装压力监测表，高压
H2通过氢气瓶传输进入氢气缓冲罐后...

【专利技术属性】
技术研发人员：明洪亮，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：