[发明专利]高压氢气气氛下疲劳试验装置及方法

说明书

本发明公开了高压氢气气氛下疲劳试验装置及方法，属于高压氢气气氛下断裂力学测试领域，包括：疲劳试验釜；试验釜上盖，试验釜上盖可拆卸设于疲劳试验釜的顶部，用以密封疲劳试验釜；试验釜底盖，试验釜底盖可拆卸设于疲劳试验釜的底部，用以密封疲劳试验釜，试验釜底盖与疲劳试验釜的连接处设置有静密封机构；第一上连接轴，第一上连接轴贯穿试验釜上盖并延伸至疲劳试验釜内，第一上连接轴与试验釜上盖的贯穿处设置有动密封机构。本发明通过在试验釜底盖上用引线端子，满足电位法测定裂纹长度，以便于进行裂纹扩展方面的研究，对断裂风险评估重要意义；通过设计动密封机构，抵抗疲劳试验中的交变载，保证高压下的密封性和安全性。

技术领域

本发明涉及高压氢气气氛下断裂力学测试领域，更具体地说，涉及高压氢气气氛下疲劳试验装置及方法。

背景技术

氢能是一种清洁高效的二次能源，同时也是一种应用广泛的工业原料气体。未来氢能可能在交通领域及工业领域均占据越来越重要的地位，成为优化我国能源消费结构的重要途径。

氢气在运输过程中主要通过管道运输。目前，通过管道输送氢气有两种情况：一是现有天然气管道的混氢输送，二是使用现有或新建管道输送纯氢。氢气对常用金属材料如碳钢、低合金钢具有降低其力学性能的不利影响，通常称为氢脆。受到生产工艺的限制，煤制气中含有一定量的氢气，由于氢分子能够吸附在材料表面，进而分解成吸附氢原子，并通过去吸附作用进入材料内部可能会降低材料的断面收缩率、延伸率、断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展能力，会进而导致高强钢管线在运行服役过程中存在氢脆失效的风险。随着油气行业的不断发展，采用高钢级、大口径、高压力输送管道是重要的生产趋势，但管线钢强度越高，氢脆敏感性越高。

因此，在设计和建造高压氢气管道时，需评估所用金属材料的抗氢脆性能。在实际服役过程中，管道内温度和压力变化产生的交变载荷容易使材料发生疲劳断裂，因此，为保证材料的服役安全，必须对材料(包括母材、焊缝及其热影响区材料)在高压氢气环境下进行疲劳性能评价试验。

目前对金属材料在高压氢气气氛下疲劳试验测试是当前研究的热点之一，而且，在传统试验机主机上对接高压环境箱的测试装置是目前应用最广泛的结构，但存在以下不足：

(1)传统的试验机缺乏实时监测装置，因为氢气为易燃易爆的物质，在试验过程中如果发生泄漏会产生一定的安全隐患，因此，这类设备无法保障试验人员的安全；

(2)传统的试验机的密封方式较为简单，拆卸较复杂，使用时间较长时如果不能及时更换密封材料，会造成密封效率降低。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供高压氢气气氛下疲劳试验装置及方法，本发明通过在试验釜底盖上用引线端子，满足电位法测定裂纹长度，以便于进行裂纹扩展方面的研究，对断裂风险评估重要意义；通过设计动密封机构，抵抗疲劳试验中的交变载，保证高压下的密封性和安全性。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

高压氢气气氛下疲劳试验装置，包括：

疲劳试验釜；

试验釜上盖，所述试验釜上盖可拆卸设于疲劳试验釜的顶部，用以密封所述疲劳试验釜；

试验釜底盖，所述试验釜底盖可拆卸设于疲劳试验釜的底部，用以密封所述疲劳试验釜，所述试验釜底盖与疲劳试验釜的连接处设置有静密封机构；

第一上连接轴，所述第一上连接轴贯穿试验釜上盖并延伸至疲劳试验釜内，所述第一上连接轴与试验釜上盖的贯穿处设置有动密封机构；

第二上连接轴，所述第二上连接轴固定设置在第一上连接轴的底部；