CN116930033A - 一种临氢材料氢渗透性能试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种临氢材料氢渗透性能试验装置及方法。所述装置包括多功能渗透池、可加热高压腔套筒、可滑动高压密封缸、可折叠试样夹具、气体吹扫及供气系统、气体检测及排气系统和回型冷却管路;多功能渗透池包括高压腔与低压腔,可加热高压腔套筒设置在高压腔,可滑动高压密封缸滑动设置且内嵌设置在可加热高压腔套筒内,可折叠试样夹具位于高压腔且位于可滑动高压密封缸下方,可滑动高压密封缸驱动可折叠试样夹具发生折叠以密封低压腔,当可折叠试样夹具未折叠时,高压腔和低压腔相通。本发明所提出试验装置及方法可以有效防止吹扫气体进入渗透池后在试样上下表面产生压差,避免吹扫气体因压差进入试样内部,确保氢渗透试验结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于氢能装备安全技术领域,特别涉及一种临氢材料氢渗透性能试验装置及方法。
背景技术
氢能作为一种清洁高效的二次能源,具有绿色低碳、清洁高效的特点,安全可靠的临氢材料是制约氢能产业化发展的关键。金属及橡胶材料作为贯穿氢能装备制、储、输、加、用五大环节的关键材料,在长期的服役过程中氢原子极易扩散进入其中,造成材料塑性降低、氢鼓泡等氢鼓泡现象,从而引起容器装备的破裂,导致氢气的泄漏,带来爆炸的风险。
虽然目前已有研究提出了气体渗透性能测试的相关设备及方法,甚至也有针对Ⅳ型储氢气瓶内胆材料的高压氢渗透装置,但均存在功能单一、未增加吹扫气体装置或未排除吹扫气体造成测量结果失真等问题。例如专利CN 202110529525.4公开了一种超高压气体渗透测试装置,利用丝杠电机与液压缸体以及弹性气囊实现了超高压力的气体渗透测试系统。但该系统中仍未设置气体吹扫装置,且在测试时没有对整个渗透池及相连路进行抽真空处理,内部残留的空气会对整个气体的渗透测试结果造成较大影响。专利CN113138152A公开了一种气体渗透性测试装置,虽然设置有真空泵对渗透池的测试腔和试验气体腔进行抽真空处理,但是也未设置气体吹扫装置。又如专利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,虽然该专利通过将渗透池进气管路与氢气瓶组和氮气瓶组连通,实现氢渗透测试前的氮气吹扫功能。然而,在进行氮气吹扫时,试样上下表面也会产生压力差,使得氮气渗入试样表层或吸附在金属表面,进而影响氢渗透结果的准确性。
因此,如何在进行氢气渗透试验实现气体吹扫的同时,避免吹扫气体对测试样品发生渗透,保证试验结果的准确性,是目前临氢材料在进行氢渗透性能试验亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提出一种临氢材料氢渗透性能试验装置及方法,有助于提升临氢材料的氢渗透性能试验的准确性,提升测试效率。
为实现本发明目的,本发明提供一种临氢材料氢渗透性能试验装置,包括多功能渗透池、可加热高压腔套筒、可滑动高压密封缸、可折叠试样夹具、气体吹扫及供气系统、气体检测及排气系统和回型冷却管路;
多功能渗透池包括高压腔与低压腔,可加热高压腔套筒设置在高压腔,可滑动高压密封缸滑动设置且内嵌设置在可加热高压腔套筒内,筒体上加工有密封沟槽并安装密封圈,保证可滑动高压密封缸移动时高压腔的气密性;的筒体上加工有密封沟槽并安装密封圈,保证可滑动高压密封缸移动时高压腔的气密性;可折叠试样夹具位于高压腔且位于可滑动高压密封缸下方,可滑动高压密封缸驱动可折叠试样夹具发生折叠以密封低压腔,当可折叠试样夹具未折叠时,高压腔和低压腔相通;
气体吹扫及供气系统用于往多功能渗透池内通入吹扫气体和通入氢气;
气体检测及排气系统包括质谱仪终端和排气气路,质谱仪终端设置在多功能渗透池的出气端,排气气路用于排出吹扫气体和试验用氢气;
回型冷却管路位于低压腔,用于调节多功能渗透池内的温度。
进一步地,还包括压杆,压杆位于高压腔内且与可滑动高压密封缸固定连接,可加热高压腔套筒的筒壁上相对开设有两滑槽,压杆的两端分别滑动设置在两滑槽内。可通过压杆在滑槽中的移动,带动可滑动高压密封缸的移动。
进一步地,滑槽的形状为Z型。Z型滑槽可确保压杆上下移动和限位,压杆带动可滑动高压密封缸上下移动时,通过渗透池内置的多连杆折叠臂/菱形折叠臂,确保试样能随可滑动高压密封缸上下移动,切换到气体吹扫工位和氢渗透试验工位。
在气体吹扫时,压杆位于Z型滑槽上限位处,可滑动高压密封缸滑动至高压腔密封套筒顶部,试样与多孔支撑板脱离低压腔上表面,避免吹扫气体在试样上下表面产生压差;试样处在氢渗试验工位时,压杆位于Z型槽下限位处,U型夹或菱形折叠臂嵌入低压腔上表面凹槽处,试样与多孔支撑板与渗透池低压腔上表面O型圈紧密接触,确保低压腔与高压腔各自的气密性。
进一步地,所述可折叠试样夹具包括多连杆折叠臂、U型样品夹具和多孔支撑板,试样位于多孔支撑板的上表面,在多孔支撑板和试样的两端均夹设有所述U型样品夹具,多连杆折叠臂有两个,一端分别与两U型样品夹具连接,另一端分别与可滑动高压密封缸的两侧连接,随着可滑动高压密封缸的往下或往上滑动,可折叠试样夹具能够封闭低压腔或远离低压腔。
进一步地,所述可折叠试样夹具包括菱形折叠臂、L型样品托板和多孔支撑板,试样位于多孔支撑板的上表面,在多孔支撑板的两侧均设置有所述L型样品托板,多孔支撑板的底部支撑设置有所述菱形折叠臂,可滑动高压密封缸往下滑动时能够压缩所述菱形折叠臂以使可折叠试样夹具封闭低压腔。
进一步地,菱形折叠臂上设置有弹簧以实现菱形折叠臂的自复位。
进一步地,可滑动高压密封缸的外壁、高压腔和低压腔之间、可滑动高压密封缸的底部、低压腔的顶部均设置有密封圈。
进一步地,气体吹扫及供气系统包括吹扫气瓶支路、氢气瓶支路、主输气管路,吹扫气瓶支路和氢气瓶支路均连接至主输气管路,
吹扫气瓶支路上设置有吹扫气瓶组和控制阀;
氢气瓶支路上设置有氢气瓶组、控制阀和电磁流量阀;
主输气管路上设置有输气管道电磁阀、单向阀、增压泵、冷却器、温度传感器、第一压力传感器和缓冲罐,且缓冲罐与多功能渗透池上位于高压腔侧的渗透池进气管道连接。
进一步地,气体检测及排气系统的排气气路上设置有真空泵和第二压力传感器,真空泵通过管路与缓冲罐连接,第二压力传感器设置在位于低压腔侧的渗透池出气管道的出气端,第二压力传感器通过管路与真空泵连接,管路上设置有控制阀。
为避免吹扫气体对试样上下表面产生压差,通过旁通管路将真空泵与渗透池高压腔与低压腔均连通,避免吹扫气体排出时因单侧抽排气造成偏压。
进一步地,回型冷却管路与外部的制冷机相连通,可实现不同温度的测试需求。
本发明还提供基于前述装置的一种临氢材料氢渗透性能试验方法,包括以下步骤:
将试样安装在可折叠试样夹具上,滑动可滑动高压密封缸,将可折叠试样夹具脱离低压腔上表面,使高压腔和低压腔连通;
通过气体吹扫及供气系统往多功能渗透池内通入吹扫气体,因高压腔和低压腔连通,吹扫气体能够均匀分布在试样的上下表面;
吹扫完毕后,通过气体检测及排气系统排出吹扫气体,排出吹扫气体时,试样的上下表面同时泄压;
滑动可滑动高压密封缸,驱动可折叠试样夹具,封闭低压腔,高压腔和低压腔不连通;
通过气体吹扫及供气系统往多功能渗透池内通入氢气,进行氢渗透试验,氢气进入高压腔,抵达试样上表面,氢气通过试样透过多功能支撑板,进入低压腔的到渗透池出气管道,到达质谱仪终端;
当测试需要特定温度时,直接将可加热高压腔套筒进行加热,达到所需高温环境,或通过回型冷却管路进行降温,达到所需的低温环境。
与现有技术相比,本发明至少能够实现以下有益效果:
本发明通过可折叠试样夹具和可滑动高压密封缸,并设置气体吹扫及供气系统、气体检测及排气系统,可以有效防止吹扫气体进入渗透池后在试样上下表面产生压差,避免吹扫气体因压差进入试样内部,确保氢渗透试验结果的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种临氢材料氢渗透性能试验装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中多功能渗透池多连杆折叠臂夹具在气体吹扫工位的示意图。
图3为本发明实施例中多功能渗透池菱形折叠臂夹具在气体吹扫工位示意图
图4为本发明实施例中多功能渗透池多连杆折叠臂夹具在氢渗透试验工位示意图。
图5为本发明实施例中多功能渗透池渗透池可加热高压腔套筒及Z型滑槽示意图。
图1中,1—吹气瓶组;2—氢气瓶组;3—气瓶组控制阀;4—氢气电磁阀;5—输气管道电磁阀;6—单向阀;7—增压泵;8—冷却器;9—温度传感器;10—第一控制阀;11—第一压力传感器;12—缓冲罐;13—多功能渗透池;14—制冷机;15—第二控制阀;16—第三控制阀;17—真空泵;18—第二压力传感器;19—第四控制阀;20—第五控制阀;21—质谱仪终端;13-1—压杆;13-2—可滑动高压密封缸;13-3—渗透池进气管道;13-4—可加热高压腔套筒;13-5—密封圈;13-6—密封圈;13-7—多连杆折叠臂;13-8—U型夹具;13-9—垫片;13-10—试样;13-11—多孔支撑板;13-12密封圈;13-13—密封圈;13-14—渗透池出气管道;13-15—温度传感器;13-16—回型制冷管进口;13-17—回型制冷管出口;13-18—L型样品托板;13-19—菱形折叠臂;13-20—Z型的滑槽。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的实施例作进一步的具体说明。需要指出的是,以下实施例中提到的方向用语,顺序用语,如“上”,“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等,仅是参考附图的方向,因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
本发明提供的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,如图1所示,包括多功能渗透池及设置在多功能渗透池内的可折叠试样夹具、与渗透池相连通的气体吹扫及供气系统以及与多功能渗透池另一侧相连通的气体检测及排气系统。气体吹扫及供气系统用于往多功能渗透池13内通入吹扫气体和通入氢气;气体检测及排气系统包括质谱仪终端21和排气气路,质谱仪终端21设置在多功能渗透池13的出气端,排气气路用于排出吹扫气体。
所述多功能渗透池包括高压腔和低压腔,多功能渗透池高压腔包括可加热高压腔套筒13-4、内嵌在可加热高压腔套筒13-4内的可滑动高压密封缸13-2、可折叠试样夹具,可折叠试样夹具位于可滑动高压密封缸13-2下方,可滑动高压密封缸13-2驱动可折叠试样夹具发生折叠以密封低压腔,当可折叠试样夹具未折叠时,高压腔和低压腔相通;多功能渗透池低压腔内置有回型冷却管路,用于调节多功能渗透池13内的温度。
在本发明的其中一些实施例中,还包括压杆13-1,压杆13-1位于高压腔内且与可滑动高压密封缸13-2固定连接,可加热高压腔套筒13-4外侧加工有Z型的滑槽13-20,可加热高压腔套筒13-4的筒壁上相对开设有两滑槽13-20,压杆通过Z型滑槽13-20与可滑动高压密封缸13-2连接,Z型滑槽13-20可确保压杆13-1的上下移动和限位,压杆13-1带动可滑动高压密封缸13-2上下移动,可以确保试样在进行气体吹扫与氢渗透试验时处在不同工位。其中,当试样13-10在气体吹扫工位时,压杆13-1位于Z型滑槽的上限位处,可滑动高压密封缸13-2滑动至高压腔密封套筒顶部,试样13-10与多孔支撑板脱离低压腔上表面,避免吹扫气体在试样13-10上下表面产生压差;试样13-10处在氢渗试验工位时,压杆13-1位于Z型滑槽的下限位处,试样13-10与多孔支撑板与低压腔上表面O型圈紧密接触,确保低压腔与高压腔各自的气密性。
在本发明的其中一些实施例中,可折叠试样夹具包括多连杆折叠臂13-7、U型样品夹具13-8和保护垫片13-9以及若干密封圈,试样13-10位于多孔支撑板13-11的上表面,在多孔支撑板13-11和试样13-10的两端均夹设有所述U型样品夹具13-8,多连杆折叠臂13-7有两个,一端分别与两U型样品夹具13-8连接,另一端分别与可滑动高压密封缸13-2的两侧连接,随着可滑动高压密封缸13-2的往下或往上滑动,可折叠试样夹具能够封闭低压腔或远离低压腔。在另一些实施例中,可折叠试样夹具包括菱形折叠臂13-19、L型样品托板13-18和保护垫片13-9以及若干密封圈,试样13-10位于多孔支撑板13-11的上表面,在多孔支撑板13-11的两侧均设置有所述L型样品托板13-18,多孔支撑板13-11的底部支撑设置有所述菱形折叠臂13-19,可滑动高压密封缸13-2往下滑动时能够压缩所述菱形折叠臂13-19以使可折叠试样夹具封闭低压腔,且菱形折叠臂13-19上设置有弹簧以实现菱形折叠臂13-19的自复位。且低压腔的上表面内凹设置有凹槽,以使试样13-10处在氢渗试验工位时,U型样品夹具13-8的底部或菱形折叠臂13-19能够嵌入或收拢至所述凹槽内,以保证高压腔和低压腔的气密性。通过设置可折叠试样夹具,可以完成对试样13-10的装夹和移动,可以确保试样在进行气体吹扫与氢渗透试验时处在不同工位,避免在气体吹扫和排出吹扫气体时造成偏压,引起测量误差。
多功能渗透池13内部的温度传感器13-15和回型冷却管13-16、13-17可完成对渗透池内部温度的控制。
可滑动高压密封缸13-2的外壁、高压腔和低压腔之间、可滑动高压密封缸13-2的底部、低压腔的顶部均设置有密封圈13-5、13-6、13-12、13-13,可分别确保可加热高压腔套筒13-4与可滑动高压密封缸13-2、高压腔与低压腔、可滑动高压密封缸与试样以及试样与低压腔之间的密封。
多孔支撑板主要起到支承作用,能够防止试样因局部压力过大变形,多孔支撑板在保证透气的同时还要保持较高强度,在本发明的其中一些实施例中,多孔支撑板为金属材质。
所述的气体吹扫及供气系统包括吹扫气瓶支路、氢气瓶支路、主输气管路,吹扫气瓶支路和氢气瓶支路均连接至主输气管路,吹扫气瓶支路上设置有吹扫气瓶组1通过气瓶组控制阀3与连通至主输气管路,氢气瓶支路上设置有氢气瓶组2通过气瓶组控制阀3以及氢气瓶组支路的电磁流量阀4连通至主输气管路,主输气管路上依次设置输气管道电磁阀5、单向阀6经过增压泵7、冷却器8、温度传感器9、第一控制阀10、第一压力传感器11和缓冲罐12,缓冲罐12与渗透池进气管道13-3连接。
在本发明的其中一些实施例中,所述吹扫气瓶组1为氮气瓶组。
所述的气体检测及排气系统包括质谱仪终端21,气体从渗透池出气管道13-14出来以后进入质谱仪终端21完成气体检测。排气气路上设置有第二控制阀15、第三控制阀16、第四控制阀19、第五控制阀20、真空泵17和第二压力传感器18,第二控制阀15通过管道与缓冲罐12连接。气体可以经过控制阀15、16和第二压力传感器18、控制阀19、16被真空泵17排出,又或者通过控制阀15、20和第二压力传感器18、控制阀19、20直接排出。
本发明通过上述装置,能够在进行氢渗透试验时避免吹扫气体对实验结果的干扰。采用上述装置进行临氢材料氢渗透性能试验方法的具体操作步骤如下:
(1)将试样13-10安装在U型夹具13-8上,推动压杆13-1使其位于Z型滑槽5-20上部限位处,此时试样通过压杆控制可滑动高压密封缸13-2带动多连杆折叠臂13-7向上移动脱离低压腔上表面(若是采用菱形折叠臂13-19,通过菱形折叠臂13-19的自复位使可折叠试样夹具和试样脱离低压腔上表面),到达气体吹扫工位;
(2)打开吹扫气瓶组1的控制阀,吹扫气体通过电磁流量阀5、单向阀6、增压泵7、冷却器8、压力传感器9、第一控制阀10、第一压力传感器11,进入缓冲罐12,途径缓冲罐12后通过渗透池进气管道13-3进入多功能渗透池13内部。如步骤1所述,试样13-10已脱离低压腔上表面,即高压腔与低压腔连通,吹扫气体进入渗透池并均匀分布在试样13-10的上下表面,避免吹扫气体因偏压进入试样表层或内部,对氢渗透试验结果造成影响;
(3)步骤2气体吹扫完成后,关闭吹扫气瓶组1的控制阀、控制阀5、第一控制阀10,打开控制阀15、16、19、20,打开真空泵17,吹扫气体分别从高压腔进气管道13-3(从高压腔进气管道13-3进入缓冲罐12,再经控制阀15/16)、低压腔出气管道13-14进入真空泵17并排出,此步骤在排出吹扫气体时,试样13-10的上下表面同时泄压,避免因排气偏压造成吹扫气体渗入试样表层或内部,对氢渗透试验产生影响;在吹扫气体排净后,关闭控制15、16、19、20,关闭真空泵17;
(4)步骤3吹扫气体排出后,将试样13-10调整至氢渗透试验工位,通过推动压杆13-1使其位于Z型滑槽5-20的下部限位处,此时通过压杆13-1控制可滑动高压密封缸13-2带动多连杆折叠臂13-7、U型夹具13-8、试样13-10以及多孔支撑板13-11向下移动(为菱形折叠臂13-19时,可滑动高压密封缸13-2往下移动接触到试样13-10,继续往下移动,菱形折叠臂13-19发生折叠),多孔支撑板13-11与低压腔上表面的密封圈13-13紧密接触,到达氢渗透试验工位,此时高压腔与低压腔各自独立密封;
(5)步骤4试样进入氢渗透试验工位后,可进行氢渗透试验,打开氢气瓶组2的气瓶组控制阀3、电磁流量阀4、5,氢气通过单向阀6进入增压泵7完成所需的压力提升,通过冷却器8,控制加压后的氢气温度,经过温度传感器9、控制阀10和第一压力传感器11,进入到缓冲罐12中,继续通过渗透池进气管道13-3进入到高压腔内,抵达试样13-10上表面,氢气通过试样13-10、透过多孔支撑板13-11,进入到渗透池出气管道13-14,到达质谱仪终端21;
(6)在测试需要特定温度时,可直接将可加热高压腔套筒13-4进行加热,达到所需高温环境,或通过制冷机14,将制冷工质通过回型制冷管进口13-16进入渗透池的回型制冷管中循环,并通过回型制冷管出口13-17输回制冷机14中,达到所需的低温环境。
本发明前述实施例提供的试验装置,通过压杆与可滑动高压密封缸以及多连杆折叠臂相互配合,确保在进行气体吹扫时,试样上下表面不会产生偏压,确保吹扫气体不会影响氢渗透试验结果;渗透池内试样夹具优化为多连杆折叠臂(菱形折叠臂),并设计与多连杆折叠臂配套的U型夹,以及与菱形折叠臂配套的L型托板,确保样品平稳夹持的同时,保证样品能够在进行气体吹扫时和氢渗透试验时保持在不同的工位;渗透池外套筒加工有Z型滑槽,压杆通过Z型滑槽完成对渗透池可滑动高压密封缸的移动及限位,保证样品在气体吹扫和渗透气体测试时位置准确、稳定,且操作方便,极大提升了测试效率。
以上例子,仅为本发明的具体实施案例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的结构及技术内容做出某些更动或修改而成为等同变化的等效实施案例。但凡未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,包括多功能渗透池(13)、可加热高压腔套筒(13-4)、可滑动高压密封缸(13-2)、可折叠试样夹具、气体吹扫及供气系统、气体检测及排气系统和回型冷却管路;
多功能渗透池(13)包括高压腔与低压腔,可加热高压腔套筒(13-4)设置在高压腔,可滑动高压密封缸(13-2)滑动设置且内嵌设置在可加热高压腔套筒(13-4)内;可折叠试样夹具位于高压腔且位于可滑动高压密封缸(13-2)下方,可滑动高压密封缸(13-2)驱动可折叠试样夹具发生折叠以密封低压腔,当可折叠试样夹具未折叠时,高压腔和低压腔相通;
气体吹扫及供气系统用于往多功能渗透池(13)内通入吹扫气体和通入氢气;
气体检测及排气系统包括质谱仪终端(21)和排气气路,质谱仪终端(21)设置在多功能渗透池(13)的出气端,排气气路用于排出吹扫气体和试验用氢气;
回型冷却管路位于低压腔,用于调节多功能渗透池(13)内的温度。
2.根据权利要求1所述的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,还包括压杆(13-1),压杆(13-1)位于高压腔内且与可滑动高压密封缸(13-2)固定连接,可加热高压腔套筒(13-4)的筒壁上相对开设有两滑槽(13-20),压杆(13-1)的两端分别滑动设置在两滑槽(13-20)内。
3.根据权利要求2所述的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,滑槽(13-20)的形状为Z型。
4.根据权利要求1所述的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,所述可折叠试样夹具包括多连杆折叠臂(13-7)、U型样品夹具(13-8)和多孔支撑板(13-11),试样(13-10)位于多孔支撑板(13-11)的上表面,在多孔支撑板(13-11)和试样(13-10)的两端均夹设有所述U型样品夹具(13-8),多连杆折叠臂(13-7)有两个,一端分别与两U型样品夹具(13-8)连接,另一端分别与可滑动高压密封缸(13-2)的两侧连接,随着可滑动高压密封缸(13-2)的往下或往上滑动,可折叠试样夹具能够封闭低压腔或远离低压腔。
5.根据权利要求1所述的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,所述可折叠试样夹具包括菱形折叠臂(13-19)、L型样品托板(13-18)和多孔支撑板(13-11),试样(13-10)位于多孔支撑板(13-11)的上表面,在多孔支撑板(13-11)的两侧均设置有所述L型样品托板(13-18),多孔支撑板(13-11)的底部支撑设置有所述菱形折叠臂(13-19),可滑动高压密封缸(13-2)往下滑动时能够压缩所述菱形折叠臂(13-19)以使可折叠试样夹具封闭低压腔。
6.根据权利要求5所述的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,菱形折叠臂(13-19)上设置有弹簧以实现菱形折叠臂(13-19)的自复位。
7.根据权利要求1所述的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,可滑动高压密封缸(13-2)的外壁、高压腔和低压腔之间、可滑动高压密封缸(13-2)的底部、低压腔的顶部均设置有密封圈。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,气体吹扫及供气系统包括吹扫气瓶支路、氢气瓶支路、主输气管路,吹扫气瓶支路和氢气瓶支路均连接至主输气管路,
吹扫气瓶支路上设置有吹扫气瓶组(1)和控制阀;
氢气瓶支路上设置有氢气瓶组(2)、控制阀和电磁流量阀(4);
主输气管路上设置有输气管道电磁阀(5)、单向阀(6)、增压泵(7)、冷却器(8)、温度传感器(9)、第一压力传感器(11)和缓冲罐(12),且缓冲罐(12)与多功能渗透池(13)上位于高压腔侧的渗透池进气管道连接。
9.根据权利要求8所述的一种临氢材料氢渗透性能试验装置,其特征在于,气体检测及排气系统的排气气路上设置有真空泵(17)和第二压力传感器(18),真空泵(17)通过管路与缓冲罐(12)连接,第二压力传感器(18)设置在位于低压腔侧的渗透池出气管道(13-14)的出气端,第二压力传感器(18)通过管路与真空泵(17)连接,管路上设置有控制阀。
10.一种临氢材料氢渗透性能试验方法,其特征在于,基于权利要求1-9任一所述装置实现,所述方法包括以下步骤:
将试样(13-10)安装在可折叠试样夹具上,滑动可滑动高压密封缸(13-2),将可折叠试样夹具脱离低压腔上表面,使高压腔和低压腔连通;
通过气体吹扫及供气系统往多功能渗透池(13)内通入吹扫气体,因高压腔和低压腔连通,吹扫气体能够均匀分布在试样(13-10)的上下表面;
吹扫完毕后,通过气体检测及排气系统排出吹扫气体,排出吹扫气体时,试样(13-10)的上下表面同时泄压;
滑动可滑动高压密封缸(13-2),驱动可折叠试样夹具,封闭低压腔,使高压腔和低压腔不连通;
通过气体吹扫及供气系统往多功能渗透池(13)内通入氢气,进行氢渗透试验,氢气进入高压腔,抵达试样(13-10)上表面,氢气通过试样(13-10)透过夹具,进入低压腔的到渗透池出气管道(13-14),到达质谱仪终端(21);
当测试需要特定温度时,直接将可加热高压腔套筒(13-4)进行加热,达到所需高温环境,或通过回型冷却管路进行降温,达到所需的低温环境。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118010588A (zh) * | 2024-01-22 | 2024-05-10 | 华南理工大学 | 一种聚合物材料氢渗透测试系统及试验方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009145046A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Toyota Motor Corp | 水素脆化センサ |
CN102608001A (zh) * | 2012-02-17 | 2012-07-25 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 氢扩散渗透特性测量装置 |
JP2013006151A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素透過速度の推定方法、水素製造装置及びその運転方法 |
KR101514326B1 (ko) * | 2013-10-23 | 2015-04-22 | 한국표준과학연구원 | 수소 투과량 측정 장치 및 방법 |
CN106644872A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种氢分离合金临界氢脆的表征方法 |
CN113188974A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-30 | 中国特种设备检测研究院 | Iv型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置及测试方法 |
CN217212134U (zh) * | 2021-11-30 | 2022-08-16 | 海南大学 | 一种高温高压状态下氢渗透测试装置 |
CN115541452A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-30 | 北京科技大学 | 气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置及实验方法 |
-
2023
- 2023-07-07 CN CN202310833757.8A patent/CN116930033B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009145046A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Toyota Motor Corp | 水素脆化センサ |
JP2013006151A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素透過速度の推定方法、水素製造装置及びその運転方法 |
CN102608001A (zh) * | 2012-02-17 | 2012-07-25 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 氢扩散渗透特性测量装置 |
KR101514326B1 (ko) * | 2013-10-23 | 2015-04-22 | 한국표준과학연구원 | 수소 투과량 측정 장치 및 방법 |
CN106644872A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种氢分离合金临界氢脆的表征方法 |
CN113188974A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-30 | 中国特种设备检测研究院 | Iv型气瓶内胆材料高压氢渗透试验装置及测试方法 |
CN217212134U (zh) * | 2021-11-30 | 2022-08-16 | 海南大学 | 一种高温高压状态下氢渗透测试装置 |
CN115541452A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-30 | 北京科技大学 | 气相氢环境下非金属管材的氢渗透实验装置及实验方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JONAS M. LEIMERT等, I N T E R N A T I O N A L J O U R N A L O F H Y D R O G E N E N E R G Y, no. 2016, 31 May 2016 (2016-05-31), pages 1 * |
连旭东等: "PdY合金管束的氢渗透性能", 核 化 学 与 放 射 化 学, vol. 43, no. 3, 30 June 2021 (2021-06-30), pages 252 - 256 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118010588A (zh) * | 2024-01-22 | 2024-05-10 | 华南理工大学 | 一种聚合物材料氢渗透测试系统及试验方法 |
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