[发明专利]一种高压氢环境力学试验装置及其试验方法有效

专利信息
申请号: 201810812567.7 申请日: 2018-07-23
公开(公告)号: CN109142065B 公开(公告)日: 2020-11-03
发明(设计)人: 黄舒;马冬辉;盛杰;赵家曦;袁广;李红宇;胡晓奇 申请(专利权)人: 江苏大学
主分类号: G01N3/10 分类号: G01N3/10;G01N3/02
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 212013 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 高压 环境 力学 试验装置 及其 试验 方法
【权利要求书】:

1.一种高压氢环境力学试验装置,其特征在于,包括主腔体(7)、动密封组(5)、静密封和氢气系统;所述主腔体(7)两端分别安装上带刺型密封塞(14)和下带刺型密封塞(4);所述主腔体(7)两端内部分别放置上导向环(10)和下导向环(6),所述上导向环(10)和下导向环(6)之间用于支撑试样(8);所述试样(8)一端与上连接块(17)连接,且所述上连接块(17)伸入上带刺型密封塞(14);所述试样(8)另一端与下连接块(3)连接,且所述下连接块(3)伸入下带刺型密封塞(4);所述下连接块(3)固定在下带刺型密封塞(4)上;所述试样(8)与所述主腔体(7)内孔之间的间隙设为充气室(9),所述充气室(9)上设有进气口(18)和出气口(19),所述进气口(18)和出气口(19)连通氢气系统,用于给所述充气室(9)填充氢气;所述上带刺型密封塞(14)与上导向环(10)之间设有动密封组(5)和静密封的组合,所述动密封组(5)与上导向环(10)接触,所述静密封位于动密封组(5)上方;所述下带刺型密封塞(4)与下导向环(6)之间设有动密封组(5);所述动密封组(5)包括矩形垫圈(0501)、三角形密封圈(0502)、梯形密封圈(0503)和三角形垫圈(0504);所述三角形密封圈(0502)、梯形密封圈(0503)和三角形垫圈(0504)形成矩形密封圈,所述矩形垫圈(0501)与三角形密封圈(0502)接触;所述三角形垫圈(0504)与下导向环(6)或者上导向环(10)接触;所述静密封包括O型密封圈(12)和楔形密封圈(13),所述O型密封圈(12)放置在动密封组(5)上,所述O型密封圈(12)上放置楔形密封圈(13),且所述楔形密封圈(13)斜面与上带刺型密封塞(14)接触,所述上带刺型密封塞(14)底部设有与所述楔形密封圈(13)斜面配合的倒角,通过上带刺型密封塞(14)压紧楔形密封圈(13);与所述上连接块(17)接触的上带刺型密封塞(14)内孔内设有棘刺(11);与所述下连接块(3)接触的下带刺型密封塞(4)内孔内设有棘刺(11);与所述主腔体(7)接触的下带刺型密封塞(4)外圆上设有棘刺(11)。

2.根据权利要求1所述的高压氢环境力学试验装置,其特征在于,所述氢气系统包括出气增压泵(23)、废气管路和回收管路,所述出气增压泵(23)进口与气源连接,所述出气增压泵(23)出口与进气口(18)连接;所述出气口(19)通过三通分别连接废气管路和回收管路。

3.根据权利要求2所述的高压氢环境力学试验装置,其特征在于,所述出气增压泵(23)出口与进气口(18)之间设有压力传感器(20)和安全阀(21);所述气源为储氢瓶(24);所述废气管路包括第二手动截止阀(30)、废气回收泵(29)和废气回收瓶(28);所述回收管路包括第一手动截止阀(25)、氢气回收泵(26)和氢气回收瓶(27)。

4.一种根据权利要求3所述的高压氢环境力学试验装置的试验方法,其特征在于,包括如下步骤:

准备工作:所述下连接块(3)与疲劳拉伸设备的下矫正凸台(1)连接,下矫正凸台(1)通过下矫正块(2)与疲劳拉伸设备的工作台固定;所述上连接块(17)与疲劳拉伸设备的上矫正凸台(16)连接,上矫正凸台(16)通过上矫正块(15)与疲劳拉伸设备的拉伸端连接;

清洗腔体:关闭回收管路,打开废气管路,开启出气增压泵(23),确保腔体内没有空气;

拉伸试验:关闭回收管路,关闭废气管路,开启出气增压泵(23),通过安全阀(21)确保充气室压力达到设定压力值,在设定压力下疲劳拉伸设备的拉伸端提供连续或间断拉力,直至试样(8)断裂,关闭出气增压泵(23);

腔体内气体回收:打开回收管路,关闭废气管路,启动氢气回收泵(26),将氢气送进氢气回收瓶(27);

分析:分析断裂试样(8)得出单向拉伸力学性能曲线和裂纹扩展长度-疲劳寿命a-N曲线,结合扫描电镜SEM断口微观形貌观测,分析金属材料在高压与常压情况拉断的不同,分析激光喷丸强化金属材料抗氢脆性能的改善。

5.根据权利要求4所述的高压氢环境力学试验装置的试验方法,其特征在于,所述清洗腔体的次数为2-3次;所述设定压力值范围在35-70MPa之间。

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