CN114923841A - 氢脆试验环境模拟系统及其使用方法 - Google Patents

氢脆试验环境模拟系统及其使用方法 Download PDF

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CN114923841A
CN114923841A CN202210446745.5A CN202210446745A CN114923841A CN 114923841 A CN114923841 A CN 114923841A CN 202210446745 A CN202210446745 A CN 202210446745A CN 114923841 A CN114923841 A CN 114923841A
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hydrogen embrittlement
hydrogen
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simulation system
test environment
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CN202210446745.5A
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龙新峰
刘峰
石唯
戚剑威
陈培源
曾扬文
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Huizhou Huadatong Gas Manufacturing Co ltd
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Huizhou Huadatong Gas Manufacturing Co ltd
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Abstract

本申请涉及氢脆试验技术领域，提供了一种氢脆试验环境模拟系统及其使用方法，该氢脆试验环境模拟系统包括：可开合的第一密闭容器，设有用于放置氢脆试样的第一容纳腔，所述第一密闭容器上设置有与第一容纳腔连通的第一进气口，所述第一进气口用于与氢气供给装置连通，所述第一进气口与所述氢气供给装置之间设置有第一进气阀；抽真空装置，与所述第一容纳腔连通，所述抽真空装置用于对所述第一容纳腔进行抽真空；及压力测量装置，用于测量所述第一容纳腔内的压力。本申请之氢脆试验环境模拟系统，可以获得多变性条件下的氢脆试样。

Description

氢脆试验环境模拟系统及其使用方法
技术领域
本申请涉及氢脆试验技术领域，尤其涉及一种氢脆试验环境模拟系统及其使用方法。
背景技术
氢能作为21世纪最具发展潜力的二次能源之一，有着广泛的利用形式和应用领域。在氢气的制取、纯化、存储、转运过程中，氢原子会渗透、扩散、聚集于金属材料内部，并局部富集于某些部位，促进金属位错移动、减少晶界聚合力，导致金属宏观塑性和强度降低，甚至诱发氢致裂纹，即氢脆现象，因此需要对接触氢气的金属材料进行氢脆试验。
传统的检测实验虽然在材料氢脆倾向性的评价方面较为成熟，但影响金属氢脆的因素众多，实际工程环境的多样性和多变性导致基于实验结果的设计与预测均难以准确服务于实际工况。因此，有必要开发一种氢脆试验环境模拟系统，以获得多变性条件下的氢脆试样。
发明内容
本申请提供了一种氢脆试验环境模拟系统及其使用方法，以获得多变性条件下的氢脆试样。
本申请第一方面的实施例提供了一种氢脆试验环境模拟系统，包括：
可开合的第一密闭容器，所述第一密闭容器的内部设有用于放置氢脆试样的第一容纳腔，所述第一密闭容器上设置有与所述第一容纳腔连通的第一进气口，所述第一进气口用于与氢气供给装置连通，所述第一进气口与所述氢气供给装置之间设置有第一进气阀；
抽真空装置，所述抽真空装置与所述第一容纳腔连通，所述抽真空装置用于对所述第一容纳腔进行抽真空；及
压力测量装置，所述压力测量装置用于测量所述第一容纳腔内的压力。
在其中一些实施例中，所述氢脆试验环境模拟系统还包括第二密闭容器，所述第二密闭容器内设置有用于容纳惰性气体的第二容纳腔；所述第一密闭容器上还设置有第二进气口和取样口，所述第二进气口与所述取样口均与所述第一容纳腔连通，所述第二进气口与所述第二容纳腔连通，所述第二进气口与所述第二密闭容器之间设置有第二进气阀，所述取样口上设置有开合阀。
在其中一些实施例中，所述氢脆试验环境模拟系统还包括加热装置和温度测量装置，所述加热装置用于对待通过所述第一进气口的氢气进行加热，所述温度测量装置用于测量所述第一容纳腔内的温度。
在其中一些实施例中，所述加热装置包括列管式换热器和水蒸汽组件，所述列管式换热器具有管程进口、管程出口、壳程进口和壳程出口，所述水蒸汽组件具有蒸汽出口和蒸汽入口，所述管程进口用于与所述氢气供给装置连通，所述管程出口用于与所述第一进气口连通，所述蒸汽出口与所述壳程进口连通，所述蒸汽入口与所述壳程出口连通。
在其中一些实施例中，所述第一密闭容器上还设置有与所述第一容纳腔连通的第三进气口；所述氢脆试验环境模拟系统还包括三通阀，所述三通阀分别与所述第三进气口、所述蒸汽入口和所述壳程出口连通；所述氢脆试验环境模拟系统还包括湿度测量装置，所述湿度测量装置用于测量所述第一容纳腔内的湿度。
在其中一些实施例中，所述氢脆试验环境模拟系统还包括应力调整装置，所述应力调整装置放置在所述第一容纳腔内，所述应力调整装置相对设置的包括固定座和移动座，所述固定座上设置有固定夹具，所述移动座上设置有移动夹具，所述固定夹具和所述移动夹具分别用于与所述氢脆试样相对的两端相连接，所述移动夹具可远离或靠近所述固定夹具，以使得所述氢脆试样被所述固定夹具和所述移动夹具拉伸或挤压。
在其中一些实施例中，所述移动夹具包括螺杆和夹持件，所述螺杆沿平行于所述固定夹具和所述移动夹具的连线方向延伸，所述螺杆可活动地穿设在所述移动座上，所述夹持件与所述螺杆靠近所述固定夹具的一端相连接，且所述夹持件用于与所述氢脆试样相连接。
在其中一些实施例中，所述移动夹具还包括旋转把手和两个限位销，所述旋转把手的一端与所述螺杆相连接；所述移动座上设置有两个限位孔，两个所述限位销分别插设在两个所述限位孔内，两个所述限位销分别位于所述旋转把手相对的两侧，以限制所述旋转把手远离所述螺杆的一端围绕所述螺杆转动。
在其中一些实施例中，所述氢脆试验环境模拟系统还包括应力测量装置，所述应力测量装置用于测量所述氢脆试样被所述固定夹具和所述移动夹具拉伸或挤压后所受到的拉应力或压应力。
本申请第二方面的实施例提供了一种如第一方面所述的氢脆试验环境模拟系统的使用方法，包括：
提供一氢脆试样；
将所述氢脆试样放入所述第一容纳腔，关闭所述第一密闭容器；
使用所述抽真空装置对所述第一容纳腔进行抽真空；
打开所述第一进气阀，向所述第一容纳腔内通入氢气，待所述压力测量装置的读数达到预设数值后，关闭所述第一进气阀；
待到达预设时间后，从所述第一容纳腔内取出所述氢脆试样。
本申请实施例提供的氢脆试验环境模拟系统，有益效果在于：由于第一进气口用于与氢气供给装置连通，第一进气口与氢气供给装置之间设置有第一进气阀，且设置了压力测量装置用于测量第一容纳腔内的压力，所以可以通过向第一容纳腔内通入不同体量的氢气，来获得多种氢气压力下的氢脆试样。
本申请提供的氢脆试验环境模拟系统的使用方法相比于现有技术的有益效果，同于本申请提供的氢脆试验环境模拟系统相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请其中一个实施例中氢脆试验环境模拟系统的结构示意图；
图2是本申请其中一个实施例中应力调整装置和氢脆试样的结构示意图；
图3是图1所示的应力调整装置的右视图；
图4是本申请另一个实施例中应力调整装置和氢脆试样的结构示意图；
图5是图4所示的氢脆试样的俯视图。
图中标记的含义为：
100、氢脆试验环境模拟系统；10、第一密闭容器；10a、第一容纳腔；11、第一进气口；12、压力测量装置；13、第二进气口；14、取样口；15、温度测量装置；16、第三进气口；17、湿度测量装置；20、氢气供给装置；21、第一进气阀；30、抽真空装置；40、第二密闭容器；40a、第二容纳腔；41、第二进气阀；50、列管式换热器；51、管程进口；52、管程出口；53、壳程进口；54、壳程出口；60、水蒸汽组件；61、蒸汽出口；62、蒸汽入口；63、输送泵；64、第三进气阀；70、三通阀；80、应力调整装置；81、固定座；82、移动座；821、限位孔；83、固定夹具；84、移动夹具；841、螺杆；842、夹持件；843、旋转把手；844、限位销；85、支撑座；200、氢脆试样；210、测试孔。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及即实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特性。
为了说明本申请的技术方案，下面结合具体附图及实施例来进行说明。
请参考图1，本申请的实施例提供了一种氢脆试验环境模拟系统100，包括第一密闭容器10、抽真空装置30和压力测量装置12。
第一密闭容器10可以打开和关闭，第一密闭容器10可以设置为带有可开合密封盖的箱体、罐体或其他形状的容器，第一密闭容器10的内部设有用于放置氢脆试样200的第一容纳腔10a。氢脆试样200可以是任意需要进行氢脆检测试验的金属试样，如钢板等。
第一密闭容器10上设置有与第一容纳腔10a连通的第一进气口11，第一进气口11用于与氢气供给装置20连通，氢气供给装置20可以是任意可以制取氢气的装置，第一进气口11与氢气供给装置20之间设置有第一进气阀21。
抽真空装置30与第一容纳腔10a连通，抽真空装置30用于对第一容纳腔10a进行抽真空。抽真空装置30可以采用真空泵等。
压力测量装置12用于测量第一容纳腔10a内的压力。压力测量装置12可以设置为压力传感器、压力测试仪等。压力测量装置12可以直接设置在第一容纳腔10a的内部，也可以设置在第一密闭容器10的外部并与第一容纳腔10a连通。
本申请的实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100，在使用时，包括如下步骤：
第一步，提供一氢脆试样200。
第二步，将氢脆试样200放入第一容纳腔10a，关闭第一密闭容器10。
第三步，使用抽真空装置30对第一容纳腔10a进行抽真空。
第四步，打开第一进气阀21，向第一容纳腔10a内通入氢气，待压力测量装置12的读数达到预设数值后，例如，预设数值可为2Mpa、4Mpa、6Mpa、8Mpa、10Mpa、15MPa等，关闭第一进气阀21。
第五步，待到达预设时间后，例如，预设时间为72小时，从第一容纳腔10a内取出氢脆试样200。
本申请实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100，由于第一进气口11用于与氢气供给装置20连通，第一进气口11与氢气供给装置20之间设置有第一进气阀21，且设置了压力测量装置12用于测量第一容纳腔10a内的压力，所以可以通过向第一容纳腔10a内通入不同体量的氢气，来获得多种氢气压力下的氢脆试样200。如此，本申请实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100能够满足多种工况的测试需求，获得多变性条件下的氢脆试样200。
可选地，第一进气阀21可以设置为带有压力传感器的截止阀，从而方便向第一容纳腔10a内通入预设压力的氢气。
请继续参考图1，在其中一些实施例中，氢脆试验环境模拟系统100还包括第二密闭容器40，第二密闭容器40内设置有用于容纳惰性气体的第二容置腔40a。惰性气体可采用任意不对氢脆试样200产生氢损伤影响的气体。
第一密闭容器10上还设置有第二进气口13和取样口14，第二进气口13与取样口14均与第一容纳腔10a连通，第二进气口13与第二容置腔40a连通，第二进气口13与第二密闭容器40之间设置有第二进气阀41，取样口14上设置有开合阀(图中未示出)。
上述实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100，在使用时，包括如下步骤：
第一步，提供一氢脆试样200。
第二步，将氢脆试样200放入第一容纳腔10a，关闭第一密闭容器10。
第三步，使用抽真空装置30对第一容纳腔10a进行抽真空。
第四步，打开第二进气阀41，向第一容纳腔10a内通入惰性气体，待压力测量装置12的读数达到第一预设数值后，关闭第二进气阀41。
第五步，打开第一进气阀21，向第一容纳腔10a内通入氢气，待压力测量装置12的读数达到第二预设数值后，关闭第一进气阀21。
第六步，打开开合阀，从取样口14取出适量第一容纳腔10a内的混合气体后再关闭开合阀，并使用色谱仪等仪器检测从取样口14取出的混合气体的氢气纯度。其中，适量指的是至少满足色谱仪等仪器检测要求的最低量，例如氢气纯度的摩尔分数可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95、0.96、0.97、0.98或0.99等。
第七步，待到达预设时间后，从第一密闭容器10内取出氢脆试样200。
通过采用上述方案，可以获得多种氢气纯度下的氢脆试样200，如氢气纯度的摩尔分数分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95、0.96、0.97、0.98或0.99时的氢脆试样200。
可选地，惰性气体可以采用氮气，氮气本身性质稳定，对氢脆试样200不会产生氢损伤影响，且氮气成本低。
可选地，第二进气阀41可以设置为带有压力传感器的截止阀，从而方便向第一容纳腔10a内通入预设压力的惰性气体。
请参考图1，在其中一些实施例中，氢脆试验环境模拟系统100还包括加热装置和温度测量装置15，加热装置用于对待通过第一进气口11进入氢气进行加热，加热装置可以通过对输送氢气的管道进行加热的方式对待通过第一进气口11进入第一容纳腔10a内部的氢气进行加热，例如，加热装置可以采用水浴锅或者换热器等，加热装置可以将通过第一进气口11进入第一容纳腔10a内部的氢气加热至不同温度，如通过改变加热装置的功率或流量即可将待通过第一进气口11进入第一容纳腔10a内部的氢气加热至不同温度。
温度测量装置15用于测量第一容纳腔10a内的温度，温度测量装置15可以采用温度计或者温度传感器等。
上述实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100，在使用时，包括如下步骤：
第一步，提供一氢脆试样200。
第二步，将氢脆试样200放入第一容纳腔10a，关闭第一密闭容器10。
第三步，使用抽真空装置30对第一容纳腔10a进行抽真空。
第四步，打开第一进气阀21，向第一容纳腔10a内通入氢气，同时使用加热装置对待通过第一进气口11的氢气进行加热，待温度测量装置15的读数达到第三预设数值，例如，第三预设数值可以为50℃、100℃、150℃、200℃、300℃、400℃或500℃等，且压力测量装置12的读数达到第四预设数值后，关闭第一进气阀21。
第五步，待到达预设时间后，从第一容纳腔10a内取出氢脆试样200。
通过采用上述方案，可以获得多种氢气温度下的氢脆试样200，如氢气温度分别为50℃、100℃、150℃、200℃、300℃、400℃或500℃时的氢脆试样200。
可选地，第一密闭容器10的外层包括硅酸钙绝热层，第一密闭容器10的内壁由高强度钢材组成，以提高第一密闭容器10的保温效果。
本实施例中，加热装置包括列管式换热器50和水蒸汽组件60，列管式换热器50具有管程进口51、管程出口52、壳程进口53和壳程出口54，水蒸汽组件60具有蒸汽出口61和蒸汽入口62，管程进口51用于与氢气供给装置20连通，管程出口52用于与第一进气口11连通，蒸汽出口61与壳程进口53连通，蒸汽入口62与壳程出口54连通。如此，可以使得低温氢气与高温水蒸汽进行逆流换热，以提高换热效率。
可选地，水蒸汽组件60的蒸汽出口61与壳程进口53之间设置有输送泵63，以更好地控制水蒸汽组件60产生的蒸汽在列管式换热器50与水蒸汽组件60之间进行循环。
可选地，水蒸汽组件60的蒸汽出口61与壳程进口53之间还设置有第三进气阀64，以更好地控制水蒸汽组件60产生的水蒸汽与列管式换热器50之间的连通。
请参考图1，在其中一些实施例中，第一密闭容器10上还设置有与第一容纳腔10a连通的第三进气口16。
氢脆试验环境模拟系统100还包括三通阀70，三通阀70分别与第三进气口16、蒸汽入口62和壳程出口54连通。
氢脆试验环境模拟系统100还包括湿度测量装置17，湿度测量装置17用于测量第一容纳腔10a内的湿度，湿度测量装置17可以采用湿度传感器或者湿度仪等。
上述实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100，在使用时，包括如下步骤：
第一步，提供一氢脆试样200。
第二步，将氢脆试样200放入第一容纳腔10a，关闭第一密闭容器10。
第三步，使用抽真空装置30对第一容纳腔10a进行抽真空。
第四步，调整三通阀70，使得第三进气口16和蒸汽入口62连通，待湿度测量装置17的读数达到第五预设数值后，例如，第五预设数值可以为0.01kg/m3、0.02kg/m3、0.05kg/m3、0.10kg/m3、0.20kg/m3或0.30kg/m3等，调整三通阀70，使得第三进气口16和蒸汽入口62不连通。
第五步，打开第一进气阀21，向第一容纳腔10a内通入氢气，且压力测量装置12的读数达到第六预设数值后，关闭第一进气阀21。
第六步，待到达预设时间后，从第一容纳腔10a内取出氢脆试样200。
通过采用上述方案，不仅可以获得多种氢气湿度下的氢脆试样200，如氢气湿度分别为0.01kg/m3、0.02kg/m3、0.05kg/m3、0.10kg/m3、0.20kg/m3或0.30kg/m3时的氢脆试样200，而且提高了水蒸汽组件60的利用率，使得氢脆试验环境模拟系统100所需气体试剂种类及数量少，集成度高，占用空间小，也更加经济环保。
可选地，调整第五预设数值的大小可以通过调整第三进气口16和蒸汽入口62连通的时间来实现。
请参考图1和图2，在其中一些实施例中，氢脆试验环境模拟系统100还包括应力调整装置80，应力调整装置80放置在第一容纳腔10a内，应力调整装置80包括相对设置的固定座81和移动座82，固定座81上设置有固定夹具83，移动座82上设置有移动夹具84，固定夹具83和移动夹具84分别用于与氢脆试样200相对的两端相连接，移动夹具84可远离或靠近固定夹具83，以使得氢脆试样200被固定夹具83和移动夹具84拉伸或挤压。
上述实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100，在使用时，包括如下步骤：
第一步，提供一氢脆试样200。
第二步，将氢脆试样200相对的两端分别与固定夹具83和移动夹具84相连接后，再将移动夹具84远离或靠近固定夹具83，以使得氢脆试样200被固定夹具83和移动夹具84拉伸或挤压。
第三步，将氢脆试样200和应力调整装置80一并放入第一容纳腔10a，关闭第一密闭容器10。
第四步，使用抽真空装置30对第一容纳腔10a进行抽真空。
第五步，打开第一进气阀21，向第一容纳腔10a内通入氢气，待压力测量装置12的读数达到预设数值后，关闭第一进气阀21。
第六步，待到达预设时间后，从第一容纳腔10a内取出氢脆试样200。
通过采用上述方案，也可以获得在单一拉应力或固定压应力下的氢脆试样200。
可选地，固定夹具83和移动夹具84均可以采用三爪卡盘或类似结构。
可选地，应力调整装置80还包括支撑座85，固定座81和移动座82均设置在支撑座85上，以方便移动整个应力调整装置80。
请参考图1、图2、图3和图5，在其中一些实施例中，移动夹具84包括螺杆841和夹持件842，螺杆841沿平行于固定夹具83和移动夹具84的连线方向延伸，螺杆841可活动地穿设在移动座82上，夹持件842与螺杆841靠近固定夹具83的一端相连接，且夹持件842用于与氢脆试样200相连接。
通过采用上述方案，可以通过旋转螺杆841的方式来使得氢脆试样200被拉伸或挤压，结构简单，操作方便。
可选地，夹持件842与螺杆841靠近固定夹具83的一端转动连接，夹持件842与螺杆841沿螺杆841的轴线方向不可发生相对移动。
本实施例中，氢脆试样200相对的两端均设置有测试孔210。应力调整装置80还包括两个插销(图中未示出)，固定夹具83上设置有第一限位凹槽，第一限位凹槽上设置有第一插孔，移动夹具84的夹持件842上设置有第二限位凹槽，第二限位凹槽上设置有第二插孔，氢脆试样200相对的两端分别设置在第一限位凹槽和第二限位凹槽内，其中一个插销插设在第一插孔和位于氢脆试样200一端的测试孔210内，另一个插销插设在第二插孔和位于氢脆试样200另一端的测试孔210内，从而可使得螺杆841在旋转时氢脆试样200能够被拉伸。
请参考图1和图3，在另一实施例中，固定夹具83上设置有第一悬挂部，移动夹具84的夹持件842上设置有第二悬挂部，第一悬挂部插设在氢脆试样200一端的测试孔210内，第二悬挂部插设在氢脆试样200另一端的测试孔210内，从而可使得螺杆841在旋转时氢脆试样200能够被拉伸，且无需设置插销。
请参考图1、图2和图3，在其中一些实施例中，移动夹具84还包括旋转把手843和两个限位销844，旋转把手843的一端与螺杆841相连接，旋转把手843可以随螺杆841一同转动；移动座82上设置有两个限位孔821，两个限位销844分别插设在两个限位孔821内，两个限位销844分别位于旋转把手843相对的两侧，以限制旋转把手843远离螺杆841的一端围绕螺杆841转动。
通过采用上述方案，可以避免在通过旋转螺杆841的方式来使得氢脆试样200被拉伸或挤压后，螺杆841发生自由旋转导致氢脆试样200受到的拉力或压力发生变化，影响后续氢脆试验结果。
在其中一些实施例中，氢脆试验环境模拟系统100还包括应力测量装置(图中未示出)，应力测量装置用于测量氢脆试样200被固定夹具83和移动夹具84拉伸或挤压后所受到的拉应力或压应力。
上述实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100，在使用时，包括如下步骤：
第一步，提供一氢脆试样200。
第二步，将氢脆试样200相对的两端分别与固定夹具83和移动夹具84相连接后，再将移动夹具84远离或靠近固定夹具83，以使得氢脆试样200被固定夹具83和移动夹具84拉伸或挤压。
第三步，使用应力测量装置测量氢脆试样200被固定夹具83和移动夹具84拉伸或挤压后所受到的拉应力或压应力，例如，拉应力可以为110MPa、130MPa、150MPa、2000MPa或240MPa等，压应力可以为100MPa、120MPa、140MPa、180MPa或230MPa等。
第三步，将氢脆试样200和应力调整装置80一并放入第一容纳腔10a，关闭第一密闭容器10。
第四步，使用抽真空装置30对第一容纳腔10a进行抽真空。
第五步，打开第一进气阀21，向第一容纳腔10a内通入氢气，待压力测量装置12的读数达到预设数值后，关闭第一进气阀21。
第六步，待到达预设时间后，从第一容纳腔10a内取出氢脆试样200。
通过采用上述方案，也可以获得在多种拉应力或压应力下的氢脆试样200，如压应力分别为100MPa、120MPa、140MPa、180MPa或230MPa时的氢脆试样200，拉应力分别为110MPa、130MPa、150MPa、2000MPa或240MPa时的氢脆试样200。
可选地，应力测量装置可采用应变仪、应力仪或其他可以测试应力大小的现有设备，在使用应力测量装置测量氢脆试样200被固定夹具83和移动夹具84拉伸或挤压后所受到的拉应力或压应力时，可通过测量氢脆试样200上的标识点的位移量计算出量氢脆试样200所受到的拉应力或压应力大小。
可选地，移动座82上设置有多个限位孔821且多个限位孔821围绕螺杆841间隔设置，两个限位销844分别插设在相邻两个限位孔821内。如此可先将螺杆841旋转至不同角度，使得在氢脆试样200受到不同大小的拉应力或压应力，再将两个限位销844插设在两个限位孔821内，对旋转把手843进行限位，以限制螺杆841自由转动，避免螺杆841发生自由旋转导致氢脆试样200受到的拉力或压力发生变化，影响后续氢脆试验结果。
请参考图1、图2和图3，本申请的实施例提供了一种氢脆试验环境模拟系统100，包括第一密闭容器10、氢气供给装置20，压力测量装置12、温度测量装置15、湿度测量装置17、抽真空装置30、第二密闭容器40、三通阀70、应力调整装置80和应力测量装置。
第一密闭容器10可以打开和关闭，第一密闭容器10的内部设置有用于放置氢脆试样200的第一容纳腔10a，第一密闭容器10上设置有与第一容纳腔10a连通的第一进气口11、第二进气口13、第三进气口16和取样口14，取样口14上设置有开合阀。
压力测量装置12用于测量第一容纳腔10a内的压力，温度测量装置15用于测量第一容纳腔10a内的温度，湿度测量装置17用于测量第一容纳腔10a内的湿度。
抽真空装置30与第一容纳腔10a连通，抽真空装置30用于对第一容纳腔10a进行抽真空。
第一进气口11用于与氢气供给装置20连通，第一进气口11与氢气供给装置20之间设置有第一进气阀21。
第二密闭容器40内设置有第二容纳腔40a，第二容纳腔40a内设置有氮气，第二进气口13与第二容纳腔40a连通，第二进气口13与第二密闭容器40之间设置有第二进气阀41。
加热装置包括列管式换热器50和水蒸汽组件60，列管式换热器50具有管程进口51、管程出口52、壳程进口53和壳程出口54，水蒸汽组件60具有蒸汽出口61和蒸汽入口62，管程进口51用于与氢气供给装置20连通，管程出口52用于与第一进气口11连通，蒸汽出口61与壳程进口53连通，蒸汽入口62与壳程出口54连通。
三通阀70分别与第三进气口16、蒸汽入口62和壳程出口54连通。
氢脆试验环境模拟系统100还包括应力调整装置80，应力调整装置80放置在第一容纳腔10a内部，应力调整装置80包括相对设置的固定座81和移动座82，固定座81上设置有固定夹具83，移动座82上设置有移动夹具84，固定夹具83和移动夹具84分别用于与氢脆试样200相对的两端相连接，移动夹具84可远离或靠近固定夹具83，以使得氢脆试样200被固定夹具83和移动夹具84拉伸或挤压。
应力测量装置用于测量氢脆试样200被固定夹具83和移动夹具84拉伸或挤压后所受到的拉应力或压应力。
本申请实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100，可以获得多种氢气温度、压力、湿度、预拉伸与预压缩及其组合等多工况下的氢致氢损伤的氢脆试样200，以研究氢系统与材料的相容性及各种金属材料的氢致氢损伤机理，提高了后续氢脆检测实验的效率，且本申请实施例提供的氢脆试验环境模拟系统100所需气体试剂种类及数量少，集成度高，占用空间小，也更加经济环保。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，包括：
可开合的第一密闭容器，所述第一密闭容器的内部设有用于放置氢脆试样的第一容纳腔，所述第一密闭容器上设置有与所述第一容纳腔连通的第一进气口，所述第一进气口用于与氢气供给装置连通，所述第一进气口与所述氢气供给装置之间设置有第一进气阀；
抽真空装置，所述抽真空装置与所述第一容纳腔连通，所述抽真空装置用于对所述第一容纳腔进行抽真空；及
压力测量装置，所述压力测量装置用于测量所述第一容纳腔内的压力。
2.根据权利要求1所述的氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，所述氢脆试验环境模拟系统还包括第二密闭容器，所述第二密闭容器内设置有用于容纳惰性气体的第二容纳腔；所述第一密闭容器上还设置有第二进气口和取样口，所述第二进气口与所述取样口均与所述第一容纳腔连通，所述第二进气口与所述第二容纳腔连通，所述第二进气口与所述第二密闭容器之间设置有第二进气阀，所述取样口上设置有开合阀。
3.根据权利要求2所述的氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，所述氢脆试验环境模拟系统还包括加热装置和温度测量装置，所述加热装置用于对待通过所述第一进气口的氢气进行加热，所述温度测量装置用于测量所述第一容纳腔内的温度。
4.根据权利要求3所述的氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，所述加热装置包括列管式换热器和水蒸汽组件，所述列管式换热器具有管程进口、管程出口、壳程进口和壳程出口，所述水蒸汽组件具有蒸汽出口和蒸汽入口，所述管程进口用于与所述氢气供给装置连通，所述管程出口用于与所述第一进气口连通，所述蒸汽出口与所述壳程进口连通，所述蒸汽入口与所述壳程出口连通。
5.根据权利要求4所述的氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，所述第一密闭容器上还设置有与所述第一容纳腔连通的第三进气口；所述氢脆试验环境模拟系统还包括三通阀，所述三通阀分别与所述第三进气口、所述蒸汽入口和所述壳程出口连通；所述氢脆试验环境模拟系统还包括湿度测量装置，所述湿度测量装置用于测量所述第一密闭容器内的湿度。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，所述氢脆试验环境模拟系统还包括应力调整装置，所述应力调整装置放置在所述第一容纳腔内，所述应力调整装置包括相对设置的固定座和移动座，所述固定座上设置有固定夹具，所述移动座上设置有移动夹具，所述固定夹具和所述移动夹具分别用于与所述氢脆试样相对的两端相连接，所述移动夹具可远离或靠近所述固定夹具，以使得所述氢脆试样被所述固定夹具和所述移动夹具拉伸或挤压。
7.根据权利要求6所述的氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，所述移动夹具包括螺杆和夹持件，所述螺杆沿平行于所述固定夹具和所述移动夹具的连线方向延伸，所述螺杆可活动地穿设在所述移动座上，所述夹持件与所述螺杆靠近所述固定夹具的一端相连接，且所述夹持件用于与所述氢脆试样相连接。
8.根据权利要求7所述的氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，所述移动夹具还包括旋转把手和两个限位销，所述旋转把手的一端与所述螺杆相连接；所述移动座上设置有两个限位孔，两个所述限位销分别插设在两个所述限位孔内，两个所述限位销分别位于所述旋转把手相对的两侧，以限制所述旋转把手远离所述螺杆的一端围绕所述螺杆转动。
9.根据权利要求6所述的氢脆试验环境模拟系统，其特征在于，所述氢脆试验环境模拟系统还包括应力测量装置，所述应力测量装置用于测量所述氢脆试样被所述固定夹具和所述移动夹具拉伸或挤压后所受到的拉应力或压应力。
10.一种如权利要求1至9任意一项所述的氢脆试验环境模拟系统的使用方法，其特征在于，包括：
提供一氢脆试样；
将所述氢脆试样放入所述第一容纳腔，关闭所述第一密闭容器；
使用所述抽真空装置对所述第一容纳腔进行抽真空；
打开所述第一进气阀，向所述第一容纳腔内通入氢气，待所述压力测量装置的读数达到预设数值后，关闭所述第一进气阀；
待到达预设时间后，从所述第一容纳腔内取出所述氢脆试样。
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CN117110053A (zh) * 2023-10-23 2023-11-24 中铝材料应用研究院有限公司 测试铝合金材料在模拟高压氢环境下的氢脆敏感性的方法
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