[发明专利]一种非金属管材氢气渗透率测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种非金属管材氢气渗透率测试装置和方法。其中，非金属管材氢气渗透率测试装置包括：管材密封件，试验筒，高压气源，排气管，真空泵，压力传感器；试验筒筒体环向的内壁面设置有若干个环向增强件，用于与放置入试验筒的待测试管材外表面贴合并进行环向增强。本发明提出非金属管材氢气渗透率测试装置中，待测试管材环向被试验筒的环向增强件进行了增强，待测试管材轴向被试验筒的轴向增强件进行了增强，因此试验中可以对管材施加远高于其承压强度的氢气压力，单位时间内渗透进入密封试验腔的氢气数量显著提高，由此压力传感器可以在较短的时间内测量得到显著的氢气压力变化，提升了测试效率。

技术领域

本发明专利涉及管道试验领域，特别涉及一种非金属管材氢气渗透率测试装置及方法。

背景技术

研究表明，在氢气或者掺氢环境，金属材料中存在明显的氢脆现象，即氢在金属材料中的渗透导致材料的塑性和强度降低，由此导致金属输氢管材的开裂或延迟性的脆性破坏。氢脆对非金属管材的影响较小，同时非金属管材具有耐腐蚀、抗震、柔性好、寿命长等优势，非金属管材开始逐渐应用于氢气输送领域。

然而，由于氢气分子小，扩散快，利用非金属管材输氢时，管材会面临更大的氢泄漏/渗漏风险。并且氢气点火能量低，易燃易爆，泄漏的氢气在有限空间内积聚会造成极大的安全隐患，如遇明火会对周围生命和财产安全造成严重伤害。因此对于在役或新建的非金属输氢管材，氢气输送过程中管材的氢气渗透会产生一系列新的技术和安全问题。因此，在非金属输氢管材实际应用之前，需要对非金属管材中的氢气渗透率进行系统性的测试，探明非金属管材中氢气的渗透率。

目前氢气渗透性测试相关领域有以下专利文献。发明专利CN112763381A“一种氢渗透性测试装置及测试方法”、发明专利CN113175627A“一种掺氢天然气管道泄漏监测装置及方法”、发明专利CN103674808A“全尺寸非金属管材气体渗透性能的测试装置”、以及实用新型专利CN215894320U“一种非金属复合管材全尺寸气体渗透检测装置”等。

上述专利文献中公开了气体或氢气渗透性能的测试装置及方法。然而，这些文献中并没有充分考虑非金属管材结构特性以及氢气渗透特性，导致还存在以下问题：

（1）虽然氢气渗透性强于其它气体，但是其在非金属管材中的渗透速率依然较慢，这导致单位时间内从管材渗透出来的氢气量少，在常压下要想测量得到明显的氢气浓度或者压力变化，需要的测试时间很长。并且不同于金属管材，非金属管材的承压强度较低，无法通过增加管材内氢气压力提高测试速率。这导致目前的管材气体渗透性测试需要的测试时间很长，整体测试效率低。

（2）此外，非金属材料的变形能力显著高于金属材料，因此在内压作用下，非金属管材会产生膨胀变形，这导致非金属管材外侧的密封试验腔容积减小。在相同氢气渗透量的情况下，由于密封试验腔容积减小，导致氢气的浓度或者压力会增加，由此导致最终计算得到的非金属管材氢气渗透率偏大。

因此，本发明旨在提出一种非金属管材氢气渗透率的测试装置及方法，该发明能够提高非金属管材氢气渗透率的测试效率和计算结果准确性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种非金属管材氢气渗透率测试装置，包括：

管材密封件，其用于对待测试管材进行密封；

试验筒，其形成有用于放置待测试管材的中空筒体，试验筒筒体环向的内壁面设置有若干个环向增强件，用于与放置入试验筒的待测试管材外表面贴合并进行环向增强，试验筒被设置为，在待测试管材被密封并放置入试验筒的中空筒体后，在待测试管材外表面与试验筒内表面之间形成有密封试验腔；

高压气源，其通过进气管与待测试管材内部连通，用于对密封后的待测试管材通入测试气体，所述测试气体为氢气或含有氢气的混合气体；

排气管，其与待测试管材内部连通，用于排出待测试管材内部的气体；