[发明专利]一种金属氢化物储氢罐应力应变测试方法

说明书

本发明属于金属氢化物储氢罐安全评价技术领域，特别涉及一种金属氢化物储氢罐应力应变测试方法。在该应力应变测试方法中，应变片主要选择粘贴在罐体直筒、凸面、焊缝及拐角附近等关键位置，水域环境中应用的应变片通过在防水胶内设置吸水剂进行保护；通过向金属氢化物储氢罐内间隔充入或放出定量氢气，测试储氢罐表面应变变化值，得到金属氢化物储氢罐表面应变随储氢量的变化规律，进而判断金属氢化物储氢罐在使用过程中的安全性；本发明提供的应力应变测试方法能够针对性地对储氢罐体上各关键部位的应变进行测试，减少应变测试点，提高测试效率。

技术领域

本发明属于金属氢化物储氢罐安全评价技术领域，特别涉及一种金属氢化物储氢罐应力应变测试方法。

背景技术

金属氢化物储氢罐的安全评价技术是制约其推广应用的关键瓶颈之一。由于金属氢化物储氢罐中装填的金属氢化物在吸氢过程中会产生较大程度的晶格膨胀，导致储氢罐内金属氢化物床体的整体膨胀，这种膨胀产生巨大的应力，作用于金属氢化物储氢罐的罐体上，表现为罐体的膨胀，随着储氢量的增大，金属氢化物床体内聚集的应力越来越大，储氢罐罐体承受的应力也持续增加，导致罐体膨胀程度增大，当罐体膨胀程度超过一定值后，表现为罐体变形甚至破裂，使储氢罐失效。因此，为保证金属氢化物储氢罐的安全使用，在金属氢化物储氢罐投入使用前，需抽样进行吸、放氢过程中的应力应变测试测试。

在金属氢化物吸、放氢过程中，金属氢化物储氢罐表面承受的应力为膨胀导致的拉伸应力，可由下式表示：

σ＝E·ε

其中，σ为某一方向所受应力，ε为某一方向的应变，E为弹性模量。

一般情况下，对于金属氢化物储氢罐而言，当其吸、放氢过程中的罐体表面某一方向的应力大于其最大设计应力的50％时，认为该储氢罐失效。因此，需要对金属氢化物储氢罐吸、放氢应力应变进行准确测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氢化物储氢罐应力应变测试方法，包括以下步骤：

(1)选取应变片粘贴点：先沿储氢罐罐体轴向选取应变片粘贴位置，然后在应变片粘贴位置沿罐体周向选取应变片粘贴点；

其中罐体轴向应变片粘贴位置包括：沿储氢罐罐体直筒段表面轴向中心位置处，在所述中心位置向罐体底部和顶部轴向延伸1/4、1/2罐体直筒长度处，罐体底部中心位置处；

应变片粘贴点周向选取为：对于竖直放置的储氢罐，在应变片粘贴位置沿罐体周向任意选取粘贴点；对于横向放置的储氢罐，在应变片粘贴位置沿横向放置储氢罐罐体周向的上部、侧面中部、下部分别选取应变片粘贴点；

(2)粘贴应变片：金属氢化物储氢罐在水浴环境工作时，应变片粘贴点选取完成后，用砂纸打磨粘贴点区域，用速干胶粘贴应变片，并进行防水处理：在应变片表面涂覆防水胶，在应变片与防水胶之间放置水汽吸附剂，水汽吸附剂与应变片、防水胶之间分别以透明玻璃纸隔开；以防止微量水渗入导致应变片受潮失效；

(3)准备工作：将金属氢化物储氢罐置于与实际应用环境相同的环境中；将应变片引线接入应力应变测试仪，开启应力应变测试仪，打开计算机上安装的应变测试程序，待应力应变测试仪稳定20～30分钟，将测试程序中应变数据清零；

(4)充氢过程：开启金属氢化物储氢罐阀门，充入定量氢气，在应变数据稳定后记录应变数据；重复充入等量氢气、记录数据的操作，直至储氢罐内压力达到储氢罐的额定工作压力，记录最大储氢量时的应力应变值；

(5)放氢过程：开启金属氢化物储氢罐阀门，释放储氢罐内定量氢气，在应变数据稳定后记录应变数据，重复释放等量氢气、记录数据的操作，直至储氢罐内压力达到目标放氢压力。

(6)绘制曲线：根据记录的金属氢化物储氢罐吸、放氢量和其对应的应力应变值数据，绘制金属氢化物储氢罐应力应变值与储氢量的关系曲线。