压力容器用材氢脆敏感性试验方法技术

本发明专利技术公开了压力容器用材氢脆敏感性试验方法，包括如下步骤：S1、准备至少三组同规格的柱状的试样，沿试样轴向加工形成盲孔；S2、将试样置于密封环境中，并通过氢气管路向试样的盲孔内充入高压氢气；S3、在试样的盲孔内氢气压力达到预定值时，进行保压试验，并检测密封环境内的氢通量；S4、保压试验结束后，对三组试样依次进行拉伸试验、水压爆破试验以及水压疲劳试验，并记录试验数据，根据拉伸量、爆破压力以及疲劳寿命的综合指标计算氢脆敏感性。本发明专利技术可通过多项评价指标在更符合实际工况的情况下完成对材料的氢脆敏感性试验。况下完成对材料的氢脆敏感性试验。况下完成对材料的氢脆敏感性试验。

【技术实现步骤摘要】
压力容器用材氢脆敏感性试验方法


[0001]本专利技术涉及材料测试领域，具体是压力容器用材氢脆敏感性试验方法。

技术介绍

[0002]氢能具有来源多样、能量转化率高、无污染、可再生等优点，作为目前重要的二次能源，氢能在能源转型过程中的价值日益凸显，其开发与利用受到各国政府的广泛关注，经济安全的氢能储输技术是氢能产业实现规模化发展的前提。
[0003]高压氢脆又被称为环境氢脆，是指金属材料在高压氢气环境中服役时，环境中的氢浸入金属内部，在应力和氢的联合作用下引发的氢脆，材料氢脆会严重影响高压氢气运输系统的性能，会产生金属材料塑性下降、低循环疲劳寿命下降、裂纹增长速率增加等问题。目前现有的高压氢脆试验方法是将金属材料置于高压氢气环境中直接进行氢脆试验，评价指标单一且不符合实际工况，因此亟待解决。

技术实现思路

[0004]为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了压力容器用材氢脆敏感性试验方法。本专利技术可通过多项评价指标在更符合实际工况的情况下完成对材料的氢脆敏感性试验。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]压力容器用材氢脆敏感性试验方法，包括如下步骤：
[0007]S1、准备至少三组同规格的柱状的试样，沿试样轴向加工形成盲孔；
[0008]S2、将试样置于密封环境中，并通过氢气管路向试样的盲孔内充入高压氢气；
[0009]S3、在试样的盲孔内氢气压力达到预定值时，进行保压试验，并检测密封环境内的氢通量；r/>[0010]S4、保压试验结束后，对三组试样依次进行拉伸试验、水压爆破试验以及水压疲劳试验，并记录试验数据，根据拉伸量、爆破压力以及疲劳寿命的综合指标计算氢脆敏感性。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：在拉伸试验时：
[0012][0013]其中，为以伸长率为表征的氢脆敏感指数；
[0014]为未充氢气的试样拉伸的伸长率；
[0015]为充入氢气的试样拉伸的伸长率；
[0016]在水压爆破试验时：
[0017][0018]其中，σ
AH
为以爆破压力值为表征的氢脆敏感指数；
[0019]σ
A
为未充氢的试样水压爆破时的爆破压力值；
[0020]σ
H
为充氢后的试样水压爆破时的爆破压力值；
[0021]在水压疲劳试验时：
[0022][0023]其中，为以疲劳寿命为表征的氢脆敏感指数；
[0024]为未充氢的试样水压疲劳循环次数；
[0025]为充氢后的试样水压循环疲劳次数；
[0026]则氢脆敏感性由下式可得：
[0027][0028]τ为该试样材料的氢脆敏感性。
[0029]作为本专利技术再进一步的方案：拉伸试验时，以2mm/min速度对试样进行拉伸，记录试样破裂时的拉伸量为
[0030]作为本专利技术再进一步的方案：水压爆破试验时，控制水压上升速率为0.5MPa/s，记录试样破裂时的爆破压力vMPa。
[0031]作为本专利技术再进一步的方案：水压疲劳试验时，以试样的水压爆破试验爆破压力为σMPa，水压疲劳试验的压力范围为1MPa～σ/2MPa,水压上升速率为0.5MPa/s,循环直至试样破裂，记录试样破裂时的循环次数
[0032]作为本专利技术再进一步的方案：在步骤S3中，当压力达到115MPa时进行保压试验，保压时间为800～1200h。
[0033]作为本专利技术再进一步的方案：所述密封环境为防爆箱，试样置于防爆箱内进行试验，防爆箱上设置有紧急排放口以用于泄放氢气；防爆箱外设置有高压氢气源与防爆箱内的氢气管路连通，氢气管路上设置有控制氢气流量的控制阀以及测量管路内压力大小的压力传感器，防爆箱上设置有氢通量仪以测算防爆箱内的氢通量。
[0034]作为本专利技术再进一步的方案：拉伸试验、水压爆破试验以及水压疲劳试验中均设置三件平行试样，并同时设置三件对照试样；试验结束后，通过金相组织观察确定试样是否具有氢脆特征。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0036]1、本专利技术通过开展柱状试样力学性能测试，将氢气直接充入到试样盲孔内部，通过多项指标综合评价了金属材料的氢敏感性，在更接近实际工况的条件下综合多种指标反映出金属材料在高压环境下氢脆特征，客观全面的完成了对材料的氢脆敏感性试验。
附图说明
[0037]图1为本专利技术的结构示意图。
[0038]图中：1、防爆箱；2、试样；3、高压氢气源；4、控制阀；5、压力传感器；6、紧急排放口；7、氢通量仪。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]请参阅图1，本专利技术实施例中，压力容器用材氢脆敏感性试验方法，包括如下步骤：
[0041]S1、准备三组同规格的柱状的试样2，试样2材质为30CrMoIV金属材料，每组中设置三件平行试样2，每组还需同时设置三件对照试样2，共准备18件试样2。
[0042]各试样2均沿其轴向加工形成盲孔，开孔端加工锥面密封。
[0043]S2，将试样2置于防爆箱1内，防爆箱1内密封设置，其箱体上设置有紧急排放口6，用与泄放箱体内的氢气。防爆箱1外设置有高压氢气源3，其通过氢气管路与防爆箱1内的各试样2连通，从而向试样2的盲孔内充高压氢气，以10Mpa/min速率通入氢气。
[0044]为方便实时调控，氢气管路上设置有控制氢气流量的控制阀4以及测量管路内压力大小的压力传感器5。
[0045]防爆箱1还外接有氢通量仪7从而测算防爆箱1箱体内的氢通量。
[0046]S3、在试样2的盲孔内氢气压力达到115MPa时，进行保压试验，保压时间为800～1200h，优选为1000h；并检测密封环境内的氢通量。
[0047]S4、保压试验结束后，对三组试样2依次进行拉伸试验、水压爆破试验以及水压疲劳试验，并记录实验数据。
[0048]拉伸试验时，
[0049]其中，为以伸长率为表征的氢脆敏感指数，为百分数；
[0050]为未充氢气的试样2拉伸的伸长率；
[0051]为充入氢气的试样2拉伸的伸长率；
[0052]采用SHT4505型电液伺服万能试验机对试样2进行拉伸试验，拉伸速率为2mm/min速度，记录试样破裂时的拉伸量为
[0053]在水压爆破试验时：
[0054][0055]其中，σ
AH
为以爆破压力值为表征的氢脆敏感指数，为百分数；
[0056]σ
A
为未充氢的试样2水压爆破时的爆破压力值；
[0057]σ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.压力容器用材氢脆敏感性试验方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、准备至少三组同规格的柱状的试样(2)，沿试样(2)轴向加工形成盲孔；S2、将试样(2)置于密封环境中，并通过氢气管路向试样(2)的盲孔内充入高压氢气；S3、在试样(2)的盲孔内氢气压力达到预定值时，进行保压试验，并检测密封环境内的氢通量；S4、保压试验结束后，对三组试样(2)依次进行拉伸试验、水压爆破试验以及水压疲劳试验，并记录试验数据，根据拉伸量、爆破压力以及疲劳寿命的综合指标计算氢脆敏感性。2.根据权利要求1所述的压力容器用材氢脆敏感性试验方法，其特征在于，在拉伸试验时：其中，为以伸长率为表征的氢脆敏感指数；为未充氢气的试样(2)拉伸的伸长率；为充入氢气的试样(2)拉伸的伸长率；在水压爆破试验时：其中，σ
AH
为以爆破压力值为表征的氢脆敏感指数；σ
A
为未充氢的试样(2)水压爆破时的爆破压力值；σ
H
为充氢后的试样(2)水压爆破时的爆破压力值；在水压疲劳试验时：其中，为以疲劳寿命为表征的氢脆敏感指数；为未充氢的试样(2)水压疲劳循环次数；为充氢后的试样(2)水压循环疲劳次数；则氢脆敏感性由下式可得：τ为该试样(2)材料的氢脆敏感性。3.根据权利要求2所述的压力容器用材氢脆敏感性试验方法，其特征在于，拉伸试验时，以2mm/min速度对试样(2)进行拉伸，记录试样破裂时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孝亮，范志超，徐双庆，周煜，徐鹏，王海斌，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：