[实用新型]一种简易高温高压充氢装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料高温高压充氢技术领域，具体为一种简易高温高压充氢装置。

背景技术

氢导致材料性能的退化被称为“氢脆”，主要表现为材料塑性的降低。材料的氢脆大致可分为两种，如果在施加应力之前氢进入了材料的内部，则称为内部氢脆；除此之外，称为环境氢脆。材料内部的氢有多个来源，如冶炼、酸洗、电解电镀等，而环境氢脆主要指材料在含氢的环境中使用。材料的氢脆一直受到研究者的广泛关注。研究氢脆的一个主要的方法就是在性能测试之前对材料进行高温高压充氢。然而常用的高温高压充氢釜由于其结构复杂，容积较大，而且需要24小时专人值守，对于一次充氢实验需要十天的情况，其非常不便利，而且充氢费用较高。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的高压充氢釜开炉费用高、操作不便利等问题，本实用新型的目的在于提供一种简易高温高压充氢装置，该充氢装置充氢成本低、安全可靠且简单易行。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种简易高温高压充氢装置，该充氢装置包括充氢室、进气管、热电偶和隔膜阀；其中：所述充氢室为两端封闭的筒状结构，包括两端开口的不锈钢管体、堵头A和堵头B，堵头A和堵头B分别焊接于不锈钢管体的两端；所述充氢室内设有所述热电偶，用于测量充氢室内部温度；所述进气管的一端连接充氢室，另一端通过三通分别连接压力表和隔膜阀，所述进气管用于向充氢室内部填充氢气。

所述堵头A和堵头B为圆形片状结构；堵头A和堵头B的材质与不锈钢管体相同(优选304不锈钢)；堵头A和堵头B的直径与不锈钢管体外径相同，堵头A和堵头B的厚度大于不锈钢管体的壁厚。

所述堵头A的中心位置开孔，热电偶通过该孔焊接在充氢室上，焊接方式为钎焊；所述热电偶为铠装热电偶。

所述进气管的一端焊接在充氢室的堵头B的中间位置，焊接方式为钎焊。

所述隔膜阀的开口端连接螺母或高纯氢气源；当需要向充氢室内充入氢气时连接高纯氢气源，充氢结束后则撤除氢气源并连接螺母(螺母起封闭作用)。

所述不锈钢管的外径和壁厚根据充氢的实验内容和实验条件进行选择和计算，根据实验内容选取不锈钢管体的外径D和长度，根据实验的温度和压力P，通过公式(1)，选取合适的安全系数S，计算所需不锈钢管体的最小壁厚δ；为了安全起见，不锈钢管体的壁厚为计算最小壁厚δ的2倍。

δ＝(P×D×S)/(2×抗拉强度) 公式(1)；

公式(1)中：当压力P<7MPa时，安全系数S＝8；当7<P<17.5MPa时，S＝6；当P>17.5MPa时，S＝4。抗拉强度指所选充氢室不锈钢管体材料在实验温度条件下的抗拉强度。

所述隔膜阀优选采用世伟洛克隔膜阀，其承受的压力范围为真空～24MPa，使用温度范围为-73～121℃。

所述压力表优选为氢压力表，量程为0-20MPa。

本实用新型与常用的高温高压充氢釜相比，优点如下：

1、本实用新型的充氢装置完全能够满足实验材料充氢所需。

2、本实用新型的充氢装置充氢成本低、安全可靠且简单易行。

附图说明

图1为本实用新型充氢装置结构示意图。

图中：1-热电偶，2-堵头A，3-不锈钢管体，4-堵头B，5-进气管，6-压力表，7-隔膜阀，8-三通，9-螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

请参照图1，本实用新型为简易高温高压充氢装置，包括充氢室、进气管5、热电偶1和隔膜阀7；其中：充氢室是由两端开口的不锈钢管体3、堵头A2和堵头B4组成，堵头A2和堵头B4分别焊接于不锈钢管体3的两端；充氢室的堵头A2上焊接热电偶，堵头B4上焊接进气管5的一端，进气管5的另一端通过三通8分别连接压力表6和隔膜阀7。

所述堵头A2和堵头B4为圆形片状结构；堵头A2和堵头B4的材质与不锈钢管体3相同，优选304不锈钢；堵头A2和堵头B4的直径与不锈钢管体3外径相同，堵头A2和堵头B4的厚度大于不锈钢管体3的壁厚。

所述堵头A2的中心位置开孔，热电偶1通过该孔焊接在充氢室上，焊接方式为钎焊；所述热电偶为铠装热电偶。所述进气管5的一端通过钎焊方式焊接在充氢室的堵头B4的中间位置。

所述隔膜阀7的开口端连接螺母9或高纯氢气源；当需要向充氢室内充入氢气时连接高纯氢气源，充氢结束后则撤除氢气源并连接螺母(螺母起封闭作用)。