兩種試驗(yàn)有各自對應(yīng)的應(yīng)用工況。與高壓氫氣接觸時(shí)圓盤試樣23的爆破壓力和疲勞壽命相比其他情況下會(huì)有所降低，這是由于氫氣對材料的損傷引起的?；谏鲜鲈囼?yàn)裝置和測試方法，可以獲得高壓氫氣環(huán)境下圓盤試樣23的爆破壓力和疲勞壽命，上述數(shù)據(jù)可用來評價(jià)材料與高壓氫環(huán)境的相容性。
[0080]在本發(fā)明中，利用圓盤試樣23上下表面的壓差來對其施加載荷的方法，避免了復(fù)雜的伺服試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，設(shè)備重量、體積極大地縮小，成本降低，操作簡便，試驗(yàn)效率提高，試驗(yàn)中氫氣消耗少；裝置中避免了使用高壓動(dòng)密封元件，可降低氫氣發(fā)生泄漏的概率，提高了裝置的可靠性和安全性；試驗(yàn)過程中，圓盤試樣23的應(yīng)變和位移等參數(shù)可方便的進(jìn)行測量，相應(yīng)測試元件不受高壓氫氣的影響。如專利[201110259252.2]中提出的傳統(tǒng)材料與氫相容性試驗(yàn)裝置，僅伺服機(jī)構(gòu)加上配套的油源系統(tǒng)就重達(dá)數(shù)噸，設(shè)備總高通常超過4米，高壓氫氣環(huán)境箱通常也達(dá)數(shù)噸重，設(shè)備投資達(dá)數(shù)百萬元，且每次操作需2人以上，每次試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作超過5小時(shí)，其高壓氫氣環(huán)境箱內(nèi)容積通常超過10L，試驗(yàn)耗氫量大，設(shè)備動(dòng)密封處易發(fā)生氫氣泄漏，且應(yīng)變等測試元件信號容易受高壓氫氣影響。對比而言，多功能壓差式高壓氫與材料相容性試驗(yàn)裝置無需復(fù)雜的配套設(shè)施，主要構(gòu)件試驗(yàn)腔體的直徑為150?200mm，高度為200?250mm，試驗(yàn)腔體重約50公斤，成本可大幅降低，且裝置操作簡便；試驗(yàn)腔體的內(nèi)容積約為50mL，試驗(yàn)耗費(fèi)氫氣量小，相應(yīng)的供氣系統(tǒng)的參數(shù)需求也可降低；裝置中的所有密封元件都為靜密封O型圈22，不易發(fā)生氫氣泄漏，裝置中的位移測試裝置27和應(yīng)變測試裝置28與高壓氫氣隔離，信號穩(wěn)定。
[0081]最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明已以較佳實(shí)施案例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容做出某些更動(dòng)或修改而成為等同變化的等效實(shí)施案例。例如本發(fā)明并不限定試驗(yàn)腔體內(nèi)的氣體為高壓氫氣，同樣適用于高壓硫化氫氣體、高壓氫氣與天然氣混合氣等氣體環(huán)境下的材料相容性試驗(yàn)。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施案例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多功能壓差式高壓氫與材料相容性的爆破試驗(yàn)測試方法，其特征在于，基于多功能壓差式高壓氫與材料相容性的試驗(yàn)裝置，在高壓氫環(huán)境下對圓盤試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，所述爆破試驗(yàn)測試方法具體包括下述步驟: 步驟A:分離上部腔體和下部腔體，裝設(shè)好圓盤試樣后，用上部腔體螺栓密閉接合上部腔體和下部腔體，移除端蓋，利用上部腔體的中心空腔對圓盤試樣布置位移測試裝置和應(yīng)變測試裝置； 步驟B:用真空泵抽掉試驗(yàn)裝置及附屬管道內(nèi)的殘余空氣，直到系統(tǒng)內(nèi)真空度達(dá)到設(shè)定值后，使用氣動(dòng)增壓泵對高壓儲(chǔ)罐進(jìn)行高壓氫氣充裝，直到高壓儲(chǔ)罐內(nèi)氫氣壓力達(dá)到設(shè)定值; 步驟C:再次使用真空泵對下部腔體及其附屬的管路進(jìn)行抽真空至設(shè)定真空度后，關(guān)閉真空泵，通過下部腔體流量控制閥門使高壓儲(chǔ)罐內(nèi)的氫氣以特定的速率進(jìn)入下部腔體內(nèi)，直至圓盤試樣爆破，切斷氫氣源，記錄爆破壓力，并在試驗(yàn)過程中記錄圓盤試樣的應(yīng)變和位移； 步驟D:使用氬氣對試驗(yàn)腔體和管路內(nèi)的氫氣進(jìn)行至少一次置換后，分離上部腔體和下部腔體，取出圓盤試樣。
2.多功能壓差式高壓氫與材料相容性的變氫壓疲勞試驗(yàn)測試方法，其特征在于，基于多功能壓差式高壓氫與材料相容性的試驗(yàn)裝置，在高壓氫環(huán)境下對圓盤試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，所述變氫壓疲勞試驗(yàn)測試方法具體包括下述步驟: 步驟E:分離上部腔體和下部腔體，裝設(shè)好圓盤試樣后，用上部腔體螺栓密閉接合上部腔體和下部腔體，移除端蓋，利用上部腔體的中心空腔對圓盤試樣布置位移測試裝置和應(yīng)變測試裝置； 步驟F:用真空泵抽掉試驗(yàn)裝置及附屬管道內(nèi)的殘余空氣，直到系統(tǒng)內(nèi)真空度達(dá)到設(shè)定值后，使用氣動(dòng)增壓泵對高壓儲(chǔ)罐進(jìn)行高壓氫氣充裝，直到高壓儲(chǔ)罐內(nèi)氫氣壓力達(dá)到設(shè)定值; 步驟G:再次使用真空泵對下部腔體及其附屬的管路進(jìn)行抽真空至設(shè)定真空度后，關(guān)閉真空泵，通過下部腔體流量控制閥門使高壓儲(chǔ)罐內(nèi)的氫氣以特定的速率進(jìn)入下部腔體內(nèi)，直至壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力上限后，停止充氫，而后將下部腔體內(nèi)的氫氣排放至低壓儲(chǔ)罐，當(dāng)下部腔體內(nèi)壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力下限后，停止放氫，隨后連續(xù)重復(fù)上述充氫、放氫過程，直到圓盤試樣破壞； 步驟H:記錄圓盤試樣破壞前經(jīng)歷的疲勞循環(huán)次數(shù)，使用氬氣對試驗(yàn)腔體和管路內(nèi)的氫氣進(jìn)行至少一次置換后，分離上部腔體和下部腔體，取出圓盤試樣。
3.多功能壓差式高壓氫與材料相容性的恒定氫壓疲勞試驗(yàn)測試方法，其特征在于，基于多功能壓差式高壓氫與材料相容性的試驗(yàn)裝置，在高壓氫環(huán)境下對圓盤試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，所述恒定氫壓疲勞試驗(yàn)測試方法具體包括下述步驟: 步驟1:分離上部腔體和下部腔體，裝設(shè)好圓盤試樣后，用上部腔體螺栓密閉接合上部腔體和下部腔體，在圓盤試樣上部灌深度為5?1mm的離子液體，而后用端蓋螺栓密閉接合端蓋與上部腔體； 步驟J:用真空泵抽掉試驗(yàn)裝置及附屬管道內(nèi)的殘余空氣，直到系統(tǒng)內(nèi)真空度達(dá)到設(shè)定值后，使用氣動(dòng)增壓泵對高壓儲(chǔ)罐進(jìn)行高壓氫氣充裝，直到高壓儲(chǔ)罐內(nèi)氫氣壓力達(dá)到設(shè)定值; 步驟K:再次使用真空泵對上部腔體、下部腔體及其附屬的管路進(jìn)行抽真空至設(shè)定真空度，而后關(guān)閉真空泵，通過下部腔體流量控制閥門使高壓儲(chǔ)罐內(nèi)的氫氣以特定的速率進(jìn)入下部腔體內(nèi)，直至壓力達(dá)到設(shè)定值后，停止充氫，關(guān)閉下部腔體流量控制閥門，使下部腔體內(nèi)氫氣壓力在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持恒定； 步驟L:通過上部腔體流量控制閥門使高壓儲(chǔ)罐內(nèi)的氫氣以特定的速率進(jìn)入上部腔體內(nèi)，直至壓力達(dá)到設(shè)定壓力上限后，停止充氫，而后將上部腔體內(nèi)的氫氣排放至低壓儲(chǔ)罐，當(dāng)上部腔體內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定壓力下限后，停止放氫，隨后連續(xù)重復(fù)上述充氫、放氫過程，直到圓盤試樣破壞； 步驟M:記錄圓盤試樣破壞前經(jīng)歷的疲勞循環(huán)次數(shù)，使用氬氣對試驗(yàn)腔體和管路內(nèi)的氫氣進(jìn)行至少一次置換后，分離上部腔體和下部腔體，取出圓盤試樣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的測試方法，其特征在于，所述圓盤試樣的厚度為0.5?2mm，圓盤試樣采用平面狀圓盤試樣或者草帽狀圓盤試樣，草帽狀圓盤試樣是指中間凸起、邊緣平面的圓盤試樣，并保證中間凸起結(jié)構(gòu)的直徑不大于多功能壓差式高壓氫與材料相容性的試驗(yàn)裝置中壓環(huán)的內(nèi)直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的測試方法，其特征在于，所述位移測試裝置采用線性可變差動(dòng)變壓器型位移傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的測試方法，其特征在于，所述應(yīng)變測試裝置采用電阻式應(yīng)變片。
【專利摘要】本發(fā)明涉及材料力學(xué)性能測試設(shè)備開發(fā)領(lǐng)域，旨在提供多功能壓差式高壓氫與材料相容性的測試方法。該多功能壓差式高壓氫與材料相容性的測試方法包括爆破試驗(yàn)測試方法、變氫壓疲勞試驗(yàn)測試方法、恒定氫壓疲勞試驗(yàn)測試方法。本發(fā)明利用圓盤試樣上下表面的壓差來對圓盤試樣施加載荷的方法，避免了復(fù)雜的伺服試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，設(shè)備體積極大地縮小，設(shè)備投入降低，操作簡便，試驗(yàn)效率提高；且在試驗(yàn)過程中，圓盤試樣的應(yīng)變和位移等參數(shù)可方便地進(jìn)行測量，相應(yīng)測試元件不受高壓氫氣的影響。
【IPC分類】G01N3-12, G01N3-36
【公開號】CN104880368
【申請?zhí)枴緾N201510345866
【發(fā)明人】鄭津洋, 花爭立, 趙永志, 顧超華, 劉鵬飛, 崔天成, 黃改
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月19日