[发明专利]高压氢气环境下材料抗氢脆性能及寿命测试实验系统

说明书

本发明提供一种材料抗氢脆性能测试实验系统，属于材料性能测试技术领域，包括慢应变速率拉伸试验机；安装于慢应变速率拉伸试验机上的高压气体釜，通过气体回路控制系统连接氢气瓶、氮气瓶、第三类气体气瓶；通过气体回路控制系统将氢气瓶、氮气瓶、第三类气体气瓶中的气体以不同分压注入高压气体釜内；用于控制高压气体釜的温度的恒温循环器；用于检测高压气体釜内部氧气浓度的氧浓度检测仪；用于燃烧所述高压气体釜排出的含氢废气的燃烧器。本发明能够实现在多组分高压气体环境下进行材料氢脆慢应变速率拉伸及低周循环载荷疲劳实验，具有较大的温度、压力控制范围，具有废气处理系统，且能对可燃气体泄漏情况进行报警及处置，有较好的安全性。

技术领域

本发明涉及材料性能测试技术领域，具体涉及一种高压氢气环境下材料抗氢脆性能及寿命测试实验系统。

背景技术

金属管道在服役过程中，因为阴极保护析氢，或者将来的高压天然气管道掺氢输送，均会存在氢原子渗入金属中的可能，氢进入到金属中以后与金属基体发生交互作用，引起韧性和塑性等力学性能下降，致使材料脆断或开裂的现象，即材料的氢脆现象。对充氢后材料的力学性能进行测试，是研究氢脆问题的重要手段。鉴于氢气的危险性，与氧气混合后极易发生爆炸，因此还应采取合理的手段对高压充氢及材料力学性能测试过程进行控制，以提高实验的安全性和可靠性。

现存的高压充氢环境下的材料力学性能测试装置仅能够进行材料断裂韧性或疲劳试验，且温度及压力控制范围较小，此外，现存装置均未考虑实验室内氢气及其他可燃气体泄漏造成的危险性，且未有废气处理系统，装置局限性较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现在多组分高压气体环境下进行材料氢脆的慢应变速率拉伸及低周循环载荷疲劳实验，具有较大的温度、压力控制范围，具有废气处理系统，且能对可燃气体泄漏情况进行报警及处置，有较好的安全性的高压氢气环境下材料抗氢脆性能及寿命测试实验系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供一种高压氢气环境下材料抗氢脆性能及寿命测试实验系统，包括：

慢应变速率拉伸试验机；

安装于所述慢应变速率拉伸试验机上的高压气体釜；所述高压气体釜通过气体回路控制系统连接有氢气瓶、氮气瓶、第三类气体气瓶；通过所述气体回路控制系统将氢气瓶、氮气瓶、第三类气体气瓶中的气体以不同分压注入高压气体釜内；

用于控制所述高压气体釜的温度的恒温循环器；

用于检测所述高压气体釜内部氧气浓度的氧浓度检测仪；

用于燃烧所述高压气体釜排出的含氢废气的燃烧器。

优选的，所述高压气体釜包括内层釜体与外层控温媒介夹套，所述恒温循环器与所述高压气体釜的外层控温媒介夹套通过管道连接。

优选的，所述内层釜体的材料为哈氏合金C276。

优选的，所述气体回路控制系统包括压缩机、所述压缩机与所述氢气瓶、所述氮气瓶、所述第三类气体气瓶间的管道上均设有气路切换阀，所述压缩机连接有排空阀。

优选的，所述慢应变速率拉伸试验机、所述高压气体釜、所述气体回路控制系统、所述恒温循环器、所述氢气瓶、所述氮气瓶以及所述第三类气体气瓶设于实验室内。

优选的，所述实验室的顶部设有防爆式变频排气机，所述防爆式变频排气机的控制系统连接有气压传感器，所述气压传感器用于检测所述实验室内部的气压。

优选的，所述防爆式变频排气机的控制系统还连接有氢浓度检测仪，所述氢浓度检测仪用于检测所述实验室内的氢气的浓度。