[发明专利]多功能压差式高压氢与材料相容性的测试方法

摘要

本发明涉及材料力学性能测试设备开发领域，旨在提供多功能压差式高压氢与材料相容性的测试方法。该多功能压差式高压氢与材料相容性的测试方法包括爆破试验测试方法、变氢压疲劳试验测试方法、恒定氢压疲劳试验测试方法。本发明利用圆盘试样上下表面的压差来对圆盘试样施加载荷的方法，避免了复杂的伺服试验机构，设备体积极大地缩小，设备投入降低，操作简便，试验效率提高；且在试验过程中，圆盘试样的应变和位移等参数可方便地进行测量，相应测试元件不受高压氢气的影响。

主权项

1.多功能压差式高压氢与材料相容性的爆破试验测试方法，其特征在于，基于多功能压差式高压氢与材料相容性的试验装置，在高压氢环境下对圆盘试样进行力学性能测试，所述爆破试验测试方法具体包括下述步骤：步骤A：分离上部腔体和下部腔体，装设好圆盘试样后，用上部腔体螺栓密闭接合上部腔体和下部腔体，移除端盖，利用上部腔体的中心空腔对圆盘试样布置位移测试装置和应变测试装置；步骤B：用真空泵抽掉试验装置及附属管道内的残余空气，直到系统内真空度达到设定值后，使用气动增压泵对高压储罐进行高压氢气充装，直到高压储罐内氢气压力达到设定值；步骤C：再次使用真空泵对下部腔体及其附属的管路进行抽真空至设定真空度后，关闭真空泵，通过下部腔体流量控制阀门使高压储罐内的氢气以特定的速率进入下部腔体内，直至圆盘试样爆破，切断氢气源，记录爆破压力，并在试验过程中记录圆盘试样的应变和位移；步骤D：使用氩气对试验腔体和管路内的氢气进行至少一次置换后，分离上部腔体和下部腔体，取出圆盘试样；所述多功能压差式高压氢与材料相容性的试验装置包括试验腔体、气动增压泵、低压储罐、高压储罐、真空泵、氢气瓶组、氩气瓶组和控制系统模块；所述试验腔体包括端盖、上部腔体、下部腔体、压环，上部腔体、下部腔体的内部中心空腔形成连通的空腔通道，端盖与上部腔体之间、上部腔体与下部腔体之间分别通过端盖螺栓、上部腔体螺栓连接，且连接处都采用O型圈作为密封元件进行密封，加盖端盖后能实现空腔通道的密封；下部腔体在与上部腔体的接触面上，即下部腔体的上表面上，设有用于放置圆盘试样的凹槽，且圆盘试样与下部腔体的凹槽间设置有O型圈用于密封；所述压环内嵌在上部腔体内，且与上部腔体过盈配合，压环用于向放置在下部腔体凹槽内的圆盘试样施加压应力，压环与上部腔体之间、压环与圆盘试样之间都分别设置有O型圈用于密封；压环采用环形压环，压环的外直径与圆盘试样的直径相同，压环的内直径与上部腔体的内直径、下部腔体的内直径相同；上部腔体与下部腔体上分别设置有上部腔体通气口和下部腔体通气口；所述上部腔体通气口、下部腔体通气口还设有放空管路，并设有放空阀门用于控制；所述上部腔体通气口、下部腔体通气口之间还设有支路用于连通，且支路上设置有支路阀门；即上部腔体通气口、下部腔体通气口之间设有经过上部腔体流量控制阀门、支路阀门、下部腔体流量控制阀门的连通管路；所述氢气瓶组用于提供试验用氢气，所述氩气瓶组用于提供置换和试验用的氩气，氢气瓶组的排气口、氩气瓶组的排气口分别连接至低压储罐的进气口，低压储罐的排出口连接至气动增压泵，气动增压泵连接至高压储罐，高压储罐的排气口分别与上部腔体通气口和下部腔体通气口连通；上部腔体通气口和下部腔体通气口设有直接连至低压储罐的放氢回路，用于将上部腔体或下部腔体中排放出的氢气回收至低压储罐；上部腔体通气口和下部腔体通气口设有直接连至氩气瓶组的置换管路，用于对上部腔体或下部腔体进行气体置换；上部腔体通气口、下部腔体通气口还与真空泵的进气口连接；所述氢气瓶组的排气口、氩气瓶组的排气口之间还设有支路用于连通，且支路上设置有阀门E；即氢气瓶组的排气口、氩气瓶组的排气口之间设有经过阀门A、阀门E、阀门B的连通管路，并保证氢气瓶组的排气口、低压储罐的进气口之间的连通管路经过阀门A、阀门C，氩气瓶组的排气口、低压储罐的进气口之间的连通管路经过阀门B、阀门E、阀门C；所述放氢回路上设有放氢回路阀门，上部腔体通气口处设有上部腔体流量控制阀门，下部腔体通气口处设有下部腔体流量控制阀门，真空泵的进气口处设有真空泵阀门，高压储罐的排气口处设有高压储罐出口阀；所述氢气瓶组的排气口处、氩气瓶组的排气口处、低压储罐的进气口处、置换管路上分别设有阀门A、阀门B、阀门C、阀门D；所述控制系统模块用于控制气动增压泵和真空泵的运行、所有阀门的开度。