[发明专利]一种用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置的使用方法

说明书

技术领域

本发明属于材料性能试验技术领域，具体涉及一种用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置的使用方法。

背景技术

随着先进的化工、石化、煤化工等工艺技术的使用，许多金属材料制造的设备工作在高温、带压氢气介质环境中，从而致使金属材料性能劣化，严重影响了设备的安全运行。为了使金属设备在高温、带压氢气介质环境中能够长期安全稳定的运行，就必须获取金属材料在高温、带压氢气环境中的性能，但由于氢气具有易爆、易泄漏的特性，现有材料试验机无法进行高温带压氢环境中的金属材料性能试验。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置的使用方法，本发明中的装置能够为进行高温带压氢环境中材料性能试验而提供稳定的温度、压力、氢气介质的试验环境条件，也即本装置可进行金属材料在高温带压氢环境中的拉伸、蠕变（持久）和疲劳试验，从而为获取金属材料在高温、带压氢气环境中的性能创造了良好的条件。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置的使用方法，其中用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置包括试验釜、试样夹持机构、测量机构和氢气压力调节系统相连；所述试验釜的圆柱状釜体中设有封闭的内腔，所述釜体的封闭空腔通过设置在釜体外壁上的两个接头与氢气压力调节系统相连；所述试样夹持机构与设置在釜体内腔中的金属材料性能试样相连，并对所述金属材料性能试样进行材料力学性能试验；所述试样夹持机构与所述釜体之间设有密封机构；所述测量机构用于测量并记录金属材料性能试样在试验过程中的温度、载荷和位移参数，并测量和记录釜体在试验过程中的温度参数；

所述用于高温带压氢环境中材料性能试验的装置的使用方法包括如下步骤：

（1）将金属材料性能试样安装到试验釜釜体的封闭内腔中；

（2）在试验釜釜体的封闭内腔未充入氢气的情况下，对金属材料性能试样的试验温度和试验荷载进行标定；

（3）使用氢气压力调节系统置换所述釜体的封闭内腔中的气体介质；

（4）使用氢气压力调节系统向所述釜体的封闭内腔中充入氢气；

（5）使用氢气压力调节系统将所述釜体的封闭内腔中的氢气压力调节至设定试验压力。

本使用方法还可以通过以下技术措施得以进一步实现：

优选的，将金属材料性能试样安装到试验釜釜体的封闭内腔中具体包括如下步骤：

①将金属材料性能试样旋入试样夹持机构的一个拉杆即第一拉杆的螺纹孔中，使金属材料性能试样和此拉杆固定联接；

②将圆柱状的釜体自金属材料性能试样一侧套入所述第一拉杆的杆身；

③在釜体和第一拉杆杆身之间的环状空隙处、自釜体的内侧至釜体的外侧依次装填填料支撑环、填料、填料压环和填料压盖，所述填料压盖与釜体固定联接，所述填料支撑环、填料、填料压环和填料压盖共同组成密封机构；

④将试样夹持机构的另一个拉杆即第二拉杆从所述釜体的另一端开口处插入釜体的内腔中，并将金属材料性能试样旋入所述第二拉杆的螺纹孔中；

⑤在釜体和第二拉杆杆身之间的环状空隙处、自釜体的内侧至釜体的外侧依次装填填料支撑环、填料、填料压环和填料压盖，所述填料压盖与釜体固定联接。

优选的，在试验釜釜体的封闭内腔未充入氢气的情况下，对金属材料性能试样的试验温度和试验荷载进行标定包括如下步骤：

①温度标定

——在釜体的外壁上设置第二温度传感器，以在试验过程中测量获得釜体的外壁温度Tc，所述第二温度传感器与中央处理器通过电信号相连；

——将带有第一温度传感器的金属材料性能试样安装于釜体中，所述第一温度传感器经有线或无线方式与中央处理器通过电信号相连，在釜体的封闭内腔未充入氢气的情况下，通过加热装置加热金属材料性能试样，通过中央处理器记录第一温度传感器和第二温度传感器的温度测量值，获得第一温度传感器减去第二温度传感器而得到的温度差值ΔT；

——金属材料性能试样试验温度Ts按下式计算：Ts=Tc+ΔT；

②载荷标定

——将拉杆的伸出在釜体外侧的杆身与试验机相连，并将带有耐高温的应变传感器的金属材料性能试样安装于釜体中，所述应变传感器经有线或无线方式与中央处理器通过电信号相连，在釜体的封闭内腔未充入氢气的情况下，分级升温并在不同温度下分级为金属材料性能试样加载，记录各级温度、不同载荷下的金属材料性能试样应变ε和试验机的载核Ft，按下式计算并获得各级温度、不同载荷下金属材料性能试样标定试验时的载荷F：

F=EεS