[发明专利]一种检测高压氢渗透行为的实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种检测高压氢渗透行为的实验装置及方法，包括气相系统、连接高压釜与电解池装置、电化学测试系统、废气回收系统和温控系统，所述气相系统包括高压釜、四通、排气阀、高纯度氢气瓶、高纯度氮气瓶，所述电化学测试系统包括实验电极、电化学工作站及电脑，废气回收系统包括排气阀和燃烧系统，所述温控系统包括测试仪和水浴锅，所述高压釜的上侧位置处设置有高压釜釜盖，所述高压釜釜盖的左右两侧位置处设置有握把，所述试样的上侧位置处设置有垫圈，本专利采用混合气体调整氢气分压，采用创新设计的密封装置，一个密封元件同时兼顾高压密封和液相密封，通过电化学测试的方法，评价不同氢气分压对管材的性能劣化效果。

技术领域

本发明属于检测氢气渗透行为的实验装置技术领域，具体涉及一种检测高压氢渗透行为的实验装置及方法。

背景技术

目前世界许多国家已经逐步开展天然气管网掺氢项目，在天然气掺氢输送的过程中，由于输送气体中的氢含量增加，在管道局部区域可能会达到饱和，使管材的韧性降低，诱发裂纹或产生滞后断裂，造成氢脆，极易使管材发生脆性开裂，从而导致集气支线和干线泄露，甚至气体泄漏导致爆炸等后果，影响生产作业和沿线安全，同时存在的安全问题也会造成财产损失。所以输气管道及其配套设施对氢气的适应性是决定能否掺氢及掺氢比例多少的主要因素。

目前对于氢致失效研究大部分都是采用电化学充氢的方法，不能完全反映实际工况下的氢渗透行为，并且没有考虑到氢气分压和气体温度对氢致失效的影响。本发明是一种可以通过改变气体组分、气体分压、气体温度等条件，模拟不同掺氢工况条件下的氢渗透行为的实验装置。可通过电化学实验评价管材在不同掺氢环境中的氢致失效机理，试样通过螺栓和垫片固定在高压釜内，研究模拟掺氢混合气体在实验管材中不同氢气分压工况下的氢渗透行为、氢脆系数，从而为天然气掺氢输送管道的管材选择、工艺设计和安全性管理提供相应实验技术支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测高压氢渗透行为的实验装置及方法，以解决上述背景技术中提出目前世界许多国家已经逐步开展天然气管网掺氢项目，但是，氢气环境中容易导致金属管材氢致生效，极易使管材发生脆性开裂，从而导致集气支线和干线泄露，甚至气体泄漏导致爆炸等后果，影响生产作业和沿线安全，同时存在的安全问题也会造成财产损失的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种检测高压氢渗透行为的实验装置，包括气相系统、连接高压釜与电解池装置、电化学测试系统、废气回收系统和温控系统，所述气相系统包括高压釜、四通、排气阀、高纯度氢气瓶、高纯度氮气瓶，所述电化学测试系统包括实验电极、电化学工作站及电脑，废气回收系统包括排气阀和燃烧系统，所述温控系统包括测试仪和水浴锅，所述高压釜的上侧位置处设置有高压釜釜盖，所述高压釜釜盖的左右两侧位置处设置有握把，所述高压釜釜盖的前侧左右两端位置处设置有四通，所述高压釜釜盖的右后侧位置处设置有气压表，所述高压釜釜盖的中间上侧位置处设置有连接管，所述连接管的内侧下方位置处设置有垫圈，所述垫圈的上侧位置处设置有试样，所述试样的上侧中间位置处设置有导管，所述导管的底部连接有与垫圈相同的结构垫圈A，垫圈A与导管为一体式结构，试样位于垫圈A和垫圈的中间位置处，且垫圈A和垫圈中部均设置有孔，所述导管的上侧外部位置处设置有螺栓，所述导管的上侧内部位置处设置有电解池。

优选的，所述导管通过一体化连接方式和垫圈进行连接。

优选的，所述导管以及垫圈分别由聚四氟乙烯材料构成，且具有耐高温、耐寒以及抗酸抗碱的特点。

优选的，两个所述握把以及两个四通分别通过一体化连接方式和高压釜釜盖进行连接，两个所述握把以及两个四通分别由金属材料构成。

优选的，所述连接管通过一体化连接方式和高压釜釜盖进行连接，所述螺栓通过螺纹连接方式和连接管进行连接。

优选的，所述电解池通过插入连接方式和导管进行连接，所述高压釜以及高压釜釜盖分别由不锈钢材料构成。