CN217212134U

CN217212134U - 一种高温高压状态下氢渗透测试装置

Info

Publication number: CN217212134U
Application number: CN202122972521.1U
Authority: CN
Inventors: 季坤鹏; 张先满; 陈再雨
Original assignee: Hainan University
Current assignee: Hainan University
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2031-11-30

Abstract

本实用新型提供一种高温高压状态下氢渗透测试装置,包括基座，基座上侧设有炉壁，上盖设置在炉壁顶部，炉壁内侧设有加热装置；基座上侧设有渗透槽，样品放置在渗透槽上并通过夹具进行压紧，渗透槽通过测试管与A离子泵连接，测试管上设有流量计和A阀门；上盖与进气管和排气管连接，进气管通过B离子泵与氢气储存装置连接，进气管上设有B阀门，排气管与C离子泵连接，排气管上设有C阀门。该装置通过抽真空、充氢气、加热以及流量测试，可用于模拟研究氢储存、运输以及深海油田气田环境中金属结构的氢渗透行为，操作简单，检测速度快。

Description

一种高温高压状态下氢渗透测试装置

技术领域

本实用新型涉及金属材料性能检测技术领域，特别是涉及一种高温高压状态下氢渗透测试装置。

背景技术

氢在自然界中大量存在，阴极过保护、酸性气体环境腐蚀、含氢介质等都会导致氢原子的产生，氢的原子体积比较小，所以在高压环境中很容易进入到金属内部，可能导致氢脆等现象发生。比如深海管钢材料，由于深海环境有利于阴极析氢反应发生，高压环境能够促进氢向金属中的渗透扩散作用，很容易造成氢对金属材料的危害。在氢气管道运输方面，由于管道内压力过大，也极易发生氢渗透现象。氢渗透不仅能直接引发氢脆、氢致开裂问题，而且对引发应力腐蚀有关键作用，严重影响金属材料的结构强度。但目前没有标准统一的氢渗透装置，没有形成规模化。因此，研究金属材料在的氢渗透装置至关重要。

氢是缩短金属零部件服役周期，危害服役安全的主要因素之一，容易造成钢材的氢脆。氢脆是一种氢元素进入金属基体，导致材料的塑韧性降低，从而失效的现象，常常表现为应力作用下的延迟断裂，造成安全问题和经济损失。氢元素的来源极其广泛，从金属材料的冶炼到加工、热处理都会涉及氢元素的吸收，酸洗、电镀等步骤更是直接引入大量的氢元素。这一类氢的来源被称之为“内源氢”。与之相对的“外源氢”一般指在材料服役过程中，金属从服役环境中吸收的氢原子。例如管线钢所服役的酸性油井环境，或在中碱性缺氧环境中，由于电化学腐蚀阴极析氢所产生的氢元素。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高温高压状态下氢渗透测试装置，可用于对进行样品进行氢渗透测试，操作简单，检测速度快。

为解决上述技术问题，采用的技术方案为：一种高温高压状态下氢渗透测试装置，包括基座，基座上侧设有炉壁，上盖设置在炉壁顶部，炉壁内侧设有加热装置；基座上侧设有渗透槽，样品放置在渗透槽上并通过夹具进行压紧，渗透槽通过测试管与A离子泵连接，测试管上设有流量计和A阀门；上盖与进气管和排气管连接，进气管通过B离子泵与氢气储存装置连接，进气管上设有B阀门，排气管与C离子泵连接，排气管上设有C阀门。

优选的方案中，所述上盖设有测温仪和压力传感器。

优选的方案中，所述炉壁内侧设有隔热保温棉。

优选的方案中，所述炉壁外侧设置支柱，上盖设有与支柱配合的通孔。

优选的方案中，所述基座与样品之间设置密封圈。

优选的方案中，所述加热装置为电阻丝。

本实用新型提供的一种高温高压状态下氢渗透测试装置，可以实现以下有益效果：

1、可检测高温高压状态下样品的阻氢渗透能力，同时高温高压状态可提高氢扩散速率，减少试验时间提高了实验效率。

2、抽真空后再通入高压氢气，并利用不同功率的离子泵实现并维持氢气的高压状态，可有效防止氢气发生爆炸，保障了操作的安全性。

3、上盖可拆卸，方便放样品和取样品。样品用夹具夹紧，保证密封的同时又方便将样品取下。

4、结构简单、成本低，操作方便、检测结果准确。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图中：基座1，炉壁2，上盖3，加热装置4，渗透槽5，夹具6，样品7，测试管8，A离子泵9，流量计10，A阀门11，进气管12，排气管13，B阀门14，C阀门15，测温仪16，压力传感器17，支柱18，密封圈19，B离子泵20，C离子泵21。

具体实施方式

如图1所示，一种高温高压状态下氢渗透模拟测试装置，包括基座1，基座上侧设有炉壁2，上盖3设置在炉壁2顶部，炉壁2内侧设有加热装置4，在本实施例中，加热装置4为电阻丝,电阻丝沿炉壁2内测四周均匀缠绕，使得温度加热更加均匀。

基座1上侧设有渗透槽5，样品7放置在渗透槽5上并通过夹具6进行压紧。

在本实施例中，夹具6包括支撑轴和转动安装在支撑轴上的压装座，压装座上设有与压紧螺钉配合的螺纹孔，通过转动压紧螺钉实现对样品7的压紧。

渗透槽5通过测试管8与A离子泵9连接，测试管上设有流量计10和A阀门11；上盖3与进气管12和排气管13连接，进气管12通过B离子泵20与氢气储存装置连接，进气管12上设有B阀门14，排气管13与C离子泵21连接，排气管13上设有C阀门15。

夹具6为模具钢构件，由三部分构成，第一部分为支柱，固定在基座1上；第二部分为连杆，连杆的一端连接在支柱上部，可旋转，不可上下移动，另一端有带螺纹孔；第三部分为螺栓。螺栓能将样品7夹紧在基座1上。

优选的方案中，所述上盖设有测温仪16和压力传感器17，测温仪16用于测试炉腔温度，压力传感器17用于测试炉腔内氢气的压力值。

优选的方案中，所述炉壁2内侧设有隔热保温棉，隔热保温棉用于防止炉腔温度损耗，保持炉腔内氢气气体的温度稳定性。

优选的方案中，所述炉壁2外侧设置支柱18，上盖3设有与支柱18配合的通孔。通过支柱18的限位，保证上盖3的准确安装。

优选的方案中，所述基座1与样品7之间设置密封圈19，通过设置密封圈19保证测试过程中的气密性。

本实用新型的使用过程包括以下步骤：

将装置中管道、阀门、离子泵等密封连接。为了保证检测到的氢渗透率更加准确，先将样品切割到略大于渗透槽5尺寸并打磨抛光。将密封圈19安装在渗透槽5上侧，在密封圈19上侧放置样品7，用夹具6进行压紧处理。将上盖3上的通孔与支柱18对正后完成上盖3的关闭。将连接好的管道、阀门、离子泵与基座和上盖3连接，各个步骤都要保证密封。

打开A阀门11和C阀门15，将样品7上下的腔体抽至真空状态。关闭C阀门15，打开B阀门14，向样品7上方的腔体中充入氢气至4 bar，再打开加热装置4对氢气进行加热处理，温度到400摄氏度后，缓慢打开C阀门15，使压力降至4 bar，同时B阀门14持续通入氢气，加热装置4保持工作状态，在此过程中合理调节B阀门14和C阀门15，改变B离子泵20和C离子泵21的功率，保证腔体中压力维持在4 bar，温度维持在400摄氏度。

A离子泵9保持连续工作，流量计10会检测到氢渗透数据随时间的变化，当检测到的数据稳定时，即为该高温高压下的氢渗透数据，通过计算得出被测样品的氢渗透率。

Claims

1.一种高温高压状态下氢渗透测试装置，其特征在于：包括基座（1），基座（1）上侧设有炉壁（2），上盖（3）设置在炉壁（2）顶部，炉壁（2）内侧设有加热装置（4）；基座（1）上侧设有渗透槽（5），样品（7）放置在渗透槽（5）上并通过夹具（6）进行压紧，渗透槽（5）通过测试管（8）与A离子泵（9）连接，测试管（8）上设有流量计（10）和A阀门（11）；上盖（3）与进气管（12）和排气管（13）连接，进气管（12）通过B离子泵（20）与氢气储存装置连接，进气管（12）上设有B阀门（14），排气管（13）与C离子泵（21）连接，排气管（13）上设有C阀门（15）。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压状态下氢渗透测试装置，其特征在于：所述上盖（3）设有测温仪（16）和压力传感器（17）。

3.根据权利要求1所述的一种高温高压状态下氢渗透测试装置，其特征在于：所述炉壁（2）内侧设有隔热保温棉。

4.根据权利要求1所述的一种高温高压状态下氢渗透测试装置，其特征在于：所述炉壁（2）外侧设置支柱（18），上盖（3）设有与支柱（18）配合的通孔。

5.根据权利要求1所述的一种高温高压状态下氢渗透测试装置，其特征在于：所述基座（1）与样品（7）之间设置密封圈（19）。

6.根据权利要求1所述的一种高温高压状态下氢渗透测试装置，其特征在于：所述加热装置（4）为电阻丝。