【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢能装备安全性能测试领域，具体涉及一种聚合物材料氢渗透测试系统及试验方法。
技术介绍
1、氢能作为一种清洁、高效、安全、可再生的新能源，被认为是21世纪最具发展潜力的清洁能源。氢能产业链包括氢气制取、运输、储存和使用，涉及到一系列的装备和设施。高压气态储氢是目前氢能储存的主流方式，且气态储氢压力逐渐向更高压力发展(储氢气气瓶70mpa、加氢站100mpa)，这对氢能装备用聚合物材料的密封性能提出了巨大挑战。氢能装备用聚合物材料主要包括用于储氢气气瓶内胆的热塑性塑料和用于装置密封的橡胶密封件。长期服役在高压氢气环境下的聚合物材料，氢分子会在压力、温度等作用下渗透到材料内部并向外部渗漏，这不仅会导致材料性能劣化和产生氢损伤，而且由材料内部向外渗漏的氢气存在聚集爆炸的风险，存在严重的安全隐患。因此，有必要对聚合物材料的氢渗透性进行测试，以便开发和选择更优质的聚合物材料。
2、然而，由于聚合物材料氢渗透测试依赖于聚合物材料氢渗透测试装置，而我国在该装置的研发还处于起步阶段。目前，聚合物材料氢渗透测试系统主要存在以下不足：
3、(1)缺乏合理的压紧密封结构
4、传统渗透装置的压紧密封通常采用螺栓配合螺母手动实现，在试验前装载或结束后拆卸往往费时费力，且手动压紧程度受不同操作人员体力素质影响。此外，专利技术人在试验过程中发现，在螺栓拧紧过程中往往会出现高压腔室连同试样发生移动，这不仅严重影响密封效果，而且可能会对试样造成机械破坏。
5、(2)未采取措施监测和提高测试环境的氢气纯度
6、中国专利cn113188974a公开了一种iv型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置及测试方法，可开展高压、宽温下内胆材料氢渗透测试。然而，该装置对内胆材料进行氢渗透测试前，在氮气吹扫置换后直接通入氢气进行渗透测试，而未对氮气置换后的进气管路进行氢气吹扫，因此未采取措施监测和提高测试环境的氢气纯度(氢气试验纯度要求是≥99.999％)。
7、(3)未采取措施对出气管路进行抽真空
8、中国专利cn113188974a公开了一种iv型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置及测试方法，可开展高压、宽温下内胆材料氢渗透测试。然而，该装置在渗透试验前未对夹具下部及出气管路抽真空，这导致从试样厚度方向渗透的氢气与空气混合，不仅存在氢氧混合爆炸的风险，而且无法排除空气对渗透检测结果的影响。此外，专利技术人在试验过程中发现，在真空泵停止抽真空后且渗透开始前，低压腔室的压力会缓慢上升。这是由于真空泵气密性不佳而不可避免造成空气进入到出气管路和低压腔室内。这不仅会造成渗透试验中氢氧接触，还会干扰渗透检测结果的准确性。
9、(4)缺乏对渗透过程安全状况的实时监测
10、由于试验气体为易燃易爆的高压氢气，倘若设备存在裂纹或密封不足造成氢气泄漏而不能及时监测预警的话，将会造成严重的安全隐患。然而，目前此类设备缺乏合理的结构设计，无法实时在线监测渗透过程的安全状况，难以在设备出现氢气泄漏瞬间及时启动紧急制动系统，保障人员及设备安全。
技术实现思路
1、为至少解决
技术介绍
中存在的问题之一，本专利技术提供一种聚合物材料氢渗透测试系统，有助于完善现有聚合物材料氢渗透测试研究。
2、本专利技术实施例还提供一种聚合物材料氢渗透试验方法。
3、本专利技术第一方面的实施例，提供一种聚合物材料氢渗透测试系统，包括氢气气源模块、吹扫气源模块、压力控制模块、渗透模块、压紧密封模块、温度控制模块、抽真空模块、质谱仪以及工控机；
4、氢气气源模块和吹扫气源模块分别与压力控制模块连通，氢气气源模块用于提供氢气，吹扫气源模块用于提供吹扫气体，所述压力控制模块包括进气管路，进气管路上设置有自动排气阀、用于测量系统中氢气纯度的氢气纯度检测仪和用于测量系统压力的压力传感器；
5、所述渗透模块包括高压腔室和低压腔室，高压腔室内设置有抽真空口和用于与进气管路连通的进气口，且进气口和抽真空口相通，低压腔室的上表面内凹设置用于容纳金属多孔板的凹槽，且低压腔室内设置有换热流道和出气口，质谱仪设置在出气口侧，用于检测从高压腔室透过试样进入到低压腔室的氢气量；
6、压紧密封模块包括分离密封单元和压紧单元，分离密封单元用于带动高压腔室往低压腔室靠近或远离的方向运动，压紧单元用于将高压腔室压紧在低压腔室上；
7、温度控制模块与换热流道连接以调控渗透模块的温度；
8、抽真空模块与高压腔室的抽真空口、低压腔室的出气口均连通；
9、质谱仪用于检测从高压腔室透过试样进入到低压腔室的氢气量；
10、工控机分别通过信号线与所述氢气气源模块、所述吹扫气源模块、所述压力控制模块、所述渗透模块、所述压紧密封模块、所述温度控制模块、所述抽真空模块以及质谱仪均连接。
11、根据本专利技术第一方面的实施例，所述高压腔室上开设有与高压进气管连通的进气口；所述高压腔室上开设有与抽真空管连通的抽真空口；所述低压腔室上开设有与出气管路连通的出气口。
12、根据本专利技术第一方面的实施例，所述氢气气源模块包括通过氢气管路依次连接的氢气气源、氢气源自动阀、氢气减压阀和压力表，所述氢气管路与进气管路连通，所述氢气气源模块为所述进气管路提供氢气。
13、根据本专利技术第一方面的实施例，所述吹扫气源模块包括通过吹扫气体管路依次连接的吹扫气源、吹扫气源自动阀、减压阀和压力表，所述吹扫气体管路与进气管路连通，所述吹扫气源模块为所述进气管路进行吹扫。
14、根据本专利技术第一方面的实施例，所述压力控制模块还包括氢气增压泵、氢气缓冲罐、和进气管路自动阀，氢气增压泵、氢气缓冲罐和进气管路自动阀均设置在进气管路上。
15、根据本专利技术第一方面的实施例，所述渗透模块还包括上密封圈和下密封圈，上密封圈和下密封圈分别设置在高压腔室和低压腔室相对的一侧。
16、根据本专利技术第一方面的实施例，所述温度控制模块包括制冷加热机、连接制冷加热机与换热流道的进液管路、连接制冷加热机与换热流道的出液管路以及设置在低压腔室上的温度传感器。
17、根据本专利技术第一方面的实施例，所述温度控制模块还包括将渗透模块紧密包围的透明绝热罩，绝热罩内侧上设有氢气检测报警器。
18、根据本专利技术第一方面的实施例，所述抽真空模块包括与抽真空口依次连接的抽真空管和抽真空自动阀；所述抽真空模块还包括通过出气管路依次连接的真空度计、单向阀和抽真空自动阀；所述抽真空自动阀通过管路均连接到真空泵上。
19、根据本专利技术第一方面的实施例，所述渗透模块还包括上密封圈和下密封圈，上密封圈和下密封圈分别设置在高压腔室和低压腔室相对的一侧。
20、根据本专利技术第一方面的实施例，所述分离密封单元包括第二升降杆，第二升降杆与高压腔室固定连接以带动高压腔室做相向或相背于低压腔室的运动，所述压紧单元设置在第二升降杆上。
21、根据本专利技术第一方面的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，包括氢气气源模块、吹扫气源模块、压力控制模块、渗透模块、压紧密封模块、温度控制模块、抽真空模块、质谱仪以及工控机；
2.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述氢气气源模块包括通过氢气管路依次连接的氢气气源、氢气源自动阀、氢气减压阀和压力表，所述氢气管路与进气管路连通，所述氢气气源模块为所述进气管路提供氢气。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述吹扫气源模块包括通过吹扫气体管路依次连接的吹扫气源、吹扫气源自动阀、减压阀和压力表，所述吹扫气体管路与进气管路连通，所述吹扫气源模块为所述进气管路进行吹扫。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述压力控制模块还包括氢气增压泵、氢气缓冲罐和进气管路自动阀，氢气增压泵、氢气缓冲罐和进气管路自动阀均设置在进气管路上。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述渗透模块还包括上密封圈和下密封圈，上密封圈和下密封圈分别设置在高压腔室和低压
6.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述温度控制模块包括制冷加热机、连接制冷加热机与换热流道的进液管路、连接制冷加热机与换热流道的出液管路以及设置在低压腔室上的温度传感器。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述分离密封单元包括第二升降杆，第二升降杆与高压腔室固定连接以带动高压腔室做相向或相背于低压腔室的运动，所述压紧单元设置在第二升降杆上。
8.根据权利要求7所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述压紧单元包括第一升降杆、拉杆、活塞和缸体，第一升降杆设置在第二升降杆上，拉杆的一端与第一升降杆固定连接，活塞连接在拉杆的另一端，且活塞滑动设置在缸体内，在缸体内且位于活塞连接拉杆的另一侧填充有液压油，缸体位于高压腔室顶部，通过液压方式给高压腔室加压或泄压。
9.一种聚合物材料氢渗透试验方法，其特征在于，使用权利要求1至8所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种聚合物材料氢渗透试验方法，其特征在于，所述吹扫气源模块的吹扫气体是氮气或其他惰性气体。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，包括氢气气源模块、吹扫气源模块、压力控制模块、渗透模块、压紧密封模块、温度控制模块、抽真空模块、质谱仪以及工控机；
2.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述氢气气源模块包括通过氢气管路依次连接的氢气气源、氢气源自动阀、氢气减压阀和压力表，所述氢气管路与进气管路连通，所述氢气气源模块为所述进气管路提供氢气。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述吹扫气源模块包括通过吹扫气体管路依次连接的吹扫气源、吹扫气源自动阀、减压阀和压力表，所述吹扫气体管路与进气管路连通，所述吹扫气源模块为所述进气管路进行吹扫。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述压力控制模块还包括氢气增压泵、氢气缓冲罐和进气管路自动阀，氢气增压泵、氢气缓冲罐和进气管路自动阀均设置在进气管路上。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物材料氢渗透测试系统，其特征在于，所述渗透模块还包括上密封圈和下密封圈，上密封圈和下密封圈分别设置在高压腔室和低压腔室相对的一侧。
6.根...
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